ANÁLISIS YANÁLISIS YDISEÑO DEDISEÑO DE

ESTRUCTURASESTRUCTURASDE ACERO EN DE ACERO EN

EDIFICIOSEDIFICIOS► PRESENTA:PRESENTA:

Arq. Milton Ricardo Andrade MSc.S.EArq. Milton Ricardo Andrade MSc.S.E

CONTENIDOCONTENIDO► PARTE I: GENERALIDADESPARTE I: GENERALIDADES

IntroducciónIntroducciónProceso de producción del aceroProceso de producción del aceroComposición química y propiedades físicasComposición química y propiedades físicasSecciones laminadas y armadas, tratamiento Secciones laminadas y armadas, tratamiento térmicotérmicoClasificación y normas relevantesClasificación y normas relevantesProtección ante corrosión e incendiosProtección ante corrosión e incendios

► PARTE II: ESTRUCTURASPARTE II: ESTRUCTURASIntroducciónIntroducciónClasificación de miembros y sistemas estructuralesClasificación de miembros y sistemas estructuralesEdificaciones a base de marcosEdificaciones a base de marcosComponentes del sistemaComponentes del sistemaFabricación y montaje en edificiosFabricación y montaje en edificios

► PARTE III: CARGAS Y FILOSOFÍA DELOS MÉTODOS DE PARTE III: CARGAS Y FILOSOFÍA DELOS MÉTODOS DE DISEÑODISEÑO

IntroducciónIntroducciónEspecificaciones y códigos AISC-ASCEEspecificaciones y códigos AISC-ASCENaturaleza de las cargasNaturaleza de las cargasFilosofía de los métodos ASD-LRFDFilosofía de los métodos ASD-LRFDProcesos de análisis y diseñoProcesos de análisis y diseño

► PARTE IV: ANALISIS ESTRUCTURAL Y CALCULO DE PARTE IV: ANALISIS ESTRUCTURAL Y CALCULO DE RESISTENCIASRESISTENCIAS

IntroducciónIntroducciónMarcos rígidos resistentes a momentoMarcos rígidos resistentes a momentoMarcos semi-rígidos y flexiblesMarcos semi-rígidos y flexiblesMarcos arriostrados y combinadosMarcos arriostrados y combinadosRequerimientos de sismoresistenciaRequerimientos de sismoresistencia

CONTENIDOCONTENIDO

CONTENIDOCONTENIDO► PARTE V: CONEXIONESPARTE V: CONEXIONES

IntroducciónIntroducciónComportamiento de conexiones (cortante, tensión y Comportamiento de conexiones (cortante, tensión y combinadas)combinadas)Diseño de conexiones empernadas Diseño de conexiones empernadas Conexiones soldadas, tipos y procesos de soldaduraConexiones soldadas, tipos y procesos de soldaduraDiseño y resistencia de soldadurasDiseño y resistencia de soldaduras

► PARTE VI: CONCLUSIONES Y PARTE VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

► DURACIÓN 20 HORASDURACIÓN 20 HORAS

ANTECEDENTES DE LA ANTECEDENTES DE LA INDUSTRIA DEL ACEROINDUSTRIA DEL ACERO

► La industria del acero se remonta a mas de 150 La industria del acero se remonta a mas de 150 años, ya que es en 1855 cuando se establece la años, ya que es en 1855 cuando se establece la Asociación Americana del Hierro. En este año la Asociación Americana del Hierro. En este año la producción mundial fue de producción mundial fue de 7 millones de 7 millones de toneladas.toneladas.

► A inicios del siglo XIX, la industria experimenta un A inicios del siglo XIX, la industria experimenta un crecimiento explosivo y se establece el crecimiento explosivo y se establece el Instituto Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) en 1908.Americano del Hierro y el Acero (AISI) en 1908.

► Para 1929, con el nacimiento del Para 1929, con el nacimiento del Instituto Instituto Americano de Construcción en Acero AISCAmericano de Construcción en Acero AISC, la , la industria comienza a utilizar terminología técnica industria comienza a utilizar terminología técnica y con producción mundial promedio de y con producción mundial promedio de 250 250 millones de toneladas.millones de toneladas.

► Para la década del 90 la producción mundial por Para la década del 90 la producción mundial por año promedio fue de año promedio fue de 750 millones de toneladas750 millones de toneladas..

► Para inicios del nuevo milenio, la industria Para inicios del nuevo milenio, la industria demanda una producción mundial por año demanda una producción mundial por año cercana a las cercana a las 1000 millones de toneladas.1000 millones de toneladas.

CONCEPTO DE ACEROCONCEPTO DE ACERO

► Desde siempre han existido algunas Desde siempre han existido algunas confusiones en cuanto a la terminología entre el confusiones en cuanto a la terminología entre el hierro y el acero, por la popularidad alcanzada hierro y el acero, por la popularidad alcanzada del términodel término hierrohierro cuyo símbolo químico cuyo símbolo químico conocemos conocemos ( Fe ),( Fe ), por lo tanto llamaremos por lo tanto llamaremos hierro al producto que no tiene más compuesto hierro al producto que no tiene más compuesto que el de su propio nombre. Sin embargo, al que el de su propio nombre. Sin embargo, al hablar del acero y analizar su composición hablar del acero y analizar su composición química se determina que es un producto química se determina que es un producto ferroso cuyo contenido de carbono oscila entre ferroso cuyo contenido de carbono oscila entre 0.05% y 1.7 % , definiéndose como: una 0.05% y 1.7 % , definiéndose como: una aleación mineral aleación mineral metálica ymetálica y no metálica (hierro-no metálica (hierro-carbono)carbono) con otros componentes que ayudan a con otros componentes que ayudan a diferir sus propiedades físico- químicas, de las diferir sus propiedades físico- químicas, de las cuales dependerá su comportamiento mecánico, cuales dependerá su comportamiento mecánico, jugando papel fundamental el jugando papel fundamental el manganeso y manganeso y siliciosilicio en su resistencia y el en su resistencia y el fósforo y el azufrefósforo y el azufre en su porosidad.en su porosidad.

PROCESO DE PROCESO DE OBTENCIÓN DEL ACEROOBTENCIÓN DEL ACERO

Las dos grandes fuentes de Las dos grandes fuentes de obtención del acero se logra por obtención del acero se logra por dos procesos:dos procesos: LA METALURGIA Y LA METALURGIA Y LA SIDERURGIALA SIDERURGIA.. Ambas Ambas procedencias producen optimas procedencias producen optimas calidades, dependiendo de la calidades, dependiendo de la precisión y tecnología que se precisión y tecnología que se utiliceutilice

MetalurgiaMetalurgia

► Al referirnos a la primera fuente de obtención, Al referirnos a la primera fuente de obtención, raramente estos minerales de óxido ferroso se raramente estos minerales de óxido ferroso se encuentran en estado puro en la naturaleza, encuentran en estado puro en la naturaleza, por lo que hay que someterlos a una serie de por lo que hay que someterlos a una serie de operaciones denominada: operaciones denominada: MetalurgiaMetalurgia, la cual , la cual consiste en separar los metales de las consiste en separar los metales de las impurezas u otros minerales no compatibles impurezas u otros minerales no compatibles que los acompañen.que los acompañen.

► El proceso metalúrgico consiste en los El proceso metalúrgico consiste en los siguientes pasos: siguientes pasos:

a) Exploración b) Extracción c) Trituración a) Exploración b) Extracción c) Trituración d) Lixiviación e) Electrolisis f) d) Lixiviación e) Electrolisis f)

FundiciónFundición

SiderurgiaSiderurgia

► En relación a la segunda fuente de obtención En relación a la segunda fuente de obtención del acero, se denomina del acero, se denomina siderurgiasiderurgia al proceso al proceso mediante el cual se obtienen productos con mediante el cual se obtienen productos con el hierro y sus aleaciones, siendo el acero uno el hierro y sus aleaciones, siendo el acero uno de ellos.de ellos.

► La La siderurgiasiderurgia también es considerada como también es considerada como una continuación del proceso metalúrgico, ya una continuación del proceso metalúrgico, ya que una vez obtenido el oxido ferroso que una vez obtenido el oxido ferroso proveniente de rocas, resalta también proveniente de rocas, resalta también importancia el uso de los aceros reciclables, importancia el uso de los aceros reciclables, es decir las ( chatarras ), en donde ambas es decir las ( chatarras ), en donde ambas materias primas ya sean separadas o materias primas ya sean separadas o combinadas inician el proceso de producción combinadas inician el proceso de producción del acero.del acero.

Procesos de Procesos de producción del aceroproducción del acero

- La producción del acero, ya sea La producción del acero, ya sea partiendo de los minerales naturales o partiendo de los minerales naturales o de las chatarras, se realiza a través de de las chatarras, se realiza a través de varios procedimientos, figurando varios procedimientos, figurando entre los más usuales los siguientes:entre los más usuales los siguientes:

- a) a) Convertidores Bessemer y Thomas.Convertidores Bessemer y Thomas.- b)b) Convertidores Siemens Martín. Convertidores Siemens Martín.- c)c) Hornos de arco eléctrico o de Hornos de arco eléctrico o de

inducción.inducción.

Convertidores Convertidores Bessemer y ThomasBessemer y Thomas

El arrabio fundido se vierte en un convertidor, por cuyoEl arrabio fundido se vierte en un convertidor, por cuyofondo se inyecta una corriente de aire que quema lasfondo se inyecta una corriente de aire que quema lasimpurezas de la fundición; esta combustión desprende impurezas de la fundición; esta combustión desprende el calor necesario para elevar la temperatura desde el calor necesario para elevar la temperatura desde 1,200 °C hasta 1,600 °C1,200 °C hasta 1,600 °C logrando la fusión del acero.En logrando la fusión del acero.Enel convertidor se logra una descarburación total y seel convertidor se logra una descarburación total y seagrega la cantidad de carbono de acuerdo al acero queagrega la cantidad de carbono de acuerdo al acero quese desea; finalmente se cuela y se deja solidificar ense desea; finalmente se cuela y se deja solidificar enlingotes o palanquillas que aún calientes pasan a serlingotes o palanquillas que aún calientes pasan a serlaminados.laminados.Con este proceso se obtienen únicamente acerosCon este proceso se obtienen únicamente acerosordinarios y al carbonoordinarios y al carbono..

ConvertidoresConvertidoresSiemens MartinSiemens Martin

Se carga el arrabio junto con los acerosSe carga el arrabio junto con los aceros reciclables ( chatarras ) los cuales sonreciclables ( chatarras ) los cuales son mezclados para luego aportarle el mezclados para luego aportarle el oxígenooxígeno necesario para la descarburación, despuésnecesario para la descarburación, despuésSe le agrega la cantidad de Se le agrega la cantidad de carbonocarbonoadecuada para el acero deseado; una vezadecuada para el acero deseado; una vezalcanza la fusión se elimina la escoria y sealcanza la fusión se elimina la escoria y seprocede a la colada, obteniendo acerosprocede a la colada, obteniendo acerosordinarios, al carbono y especiales.ordinarios, al carbono y especiales.

Hornos de arco eléctrico Hornos de arco eléctrico o de induccióno de inducción

Es el proceso de producción más utilizado ya queEs el proceso de producción más utilizado ya quees más controlable y exacto. Siempre y cuandoes más controlable y exacto. Siempre y cuandoexista mano de obra calificada, este procedimientoexista mano de obra calificada, este procedimientopermite obtener productos de alta calidad.permite obtener productos de alta calidad.Normalmente estos hornos son trifásicos, elNormalmente estos hornos son trifásicos, elcalentamiento se realiza por un calentamiento se realiza por un arco eléctricoarco eléctrico formado por electrodos de carbono y otrosformado por electrodos de carbono y otrosmateriales cargados en el horno estos tienen quemateriales cargados en el horno estos tienen quefundir a una temperatura entre fundir a una temperatura entre 1400 y 1500°C1400 y 1500°C para paraser moldeados con facilidad. Una vez fundida laser moldeados con facilidad. Una vez fundida lacarga se procede al afino, añadiéndole loscarga se procede al afino, añadiéndole loselementos de adición propios del acero deseado.elementos de adición propios del acero deseado.

Procesos de Procesos de producción del aceroproducción del acero

Proceso de Proceso de producción y afinadoproducción y afinado

CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN

GENERAL DEL ACERO.GENERAL DEL ACERO.

Los aceros se clasifican según seLos aceros se clasifican según se

obtengan, ya sean:obtengan, ya sean:►En estado sólidoEn estado sólido►En estado líquido yEn estado líquido y►De acuerdo a su composición De acuerdo a su composición

química.química.

CLASIFICACIÓN CLASIFICACIÓN GENERAL DEL ACERO.GENERAL DEL ACERO.

► En estado sólido pueden ser: En estado sólido pueden ser: soldados, soldados, batidos o forjadosbatidos o forjados y en estado líquido y en estado líquido pueden ser: pueden ser: homogéneos y de fusiónhomogéneos y de fusión

► Al grupo de los sólidos pertenecen los Al grupo de los sólidos pertenecen los llamados: llamados: DirectosDirectos; y al grupo de los ; y al grupo de los líquidos los llamados: líquidos los llamados: Indirectos ó de Indirectos ó de AfinoAfino. .

► Según su composición química se Según su composición química se clasifican en: clasifican en: Aceros ordinarios, al Aceros ordinarios, al carbono y especialescarbono y especiales; de estas ; de estas clasificaciones se derivan una clasificaciones se derivan una diversidad de calidades y propiedades.diversidad de calidades y propiedades.

PROCESO DE PROCESO DE

FABRICACIÓNFABRICACIÓN

►Los 4 procesos de fabricación Los 4 procesos de fabricación del acero son los siguientes:del acero son los siguientes:

►Fusionabilidad.Fusionabilidad.►Colado continuo.Colado continuo.►Laminación en caliente y en frío Laminación en caliente y en frío ►Rolformación en caliente y en Rolformación en caliente y en

fríofrío

FusionabilidadFusionabilidad

► Consiste en la combinación de sub-Consiste en la combinación de sub-productos productos metálicos o no metálicosmetálicos o no metálicos los los cuales son fundidos y mezclados de cuales son fundidos y mezclados de forma homogénea con el fin de forma homogénea con el fin de obtener propiedades especificas para obtener propiedades especificas para usos especiales. Una vez fundidos, es usos especiales. Una vez fundidos, es vertido en moldes para que se vertido en moldes para que se solidifique. Los aceros producidos por solidifique. Los aceros producidos por medio de este proceso, son de buena medio de este proceso, son de buena calidad y son conocidos también calidad y son conocidos también como, como, aceros al crisolaceros al crisol; su única ; su única desventaja es su costo.desventaja es su costo.

Colado continuoColado continuo

► Consiste en colocar el Consiste en colocar el acero fundidoacero fundido, , el cual es vertido en moldes llamados el cual es vertido en moldes llamados lingoteras para que se solidifique; al lingoteras para que se solidifique; al pasar del estado liquido al sólido, pasar del estado liquido al sólido, experimenta una disminución de experimenta una disminución de volumen o contracción dando lugar a volumen o contracción dando lugar a pequeñas grietas o fisuras en la parte pequeñas grietas o fisuras en la parte superior de la lingotera, las cuales superior de la lingotera, las cuales pueden ser disminuidas colocando pueden ser disminuidas colocando una capa refractaria en la parte una capa refractaria en la parte superior de la lingotera.superior de la lingotera.

LaminaciónLaminación

►Después de obtener el lingote o Después de obtener el lingote o palanquilla durante el proceso de palanquilla durante el proceso de producción, se procede a producción, se procede a laminarlolaminarlo. . Este consiste en dar forma a las Este consiste en dar forma a las piezas y reduciéndolas a secciones piezas y reduciéndolas a secciones más delgadas por medio de un más delgadas por medio de un estirado y compresión, el cual se estirado y compresión, el cual se realiza haciendo pasar las piezas realiza haciendo pasar las piezas entre rodillos cilíndricos, que giran a entre rodillos cilíndricos, que giran a igual velocidad y en sentido igual velocidad y en sentido contrariocontrario. .

PROCESOS DE PROCESOS DE LAMINACIÓNLAMINACIÓN

► Dentro del proceso de laminación Dentro del proceso de laminación existen dos tipos:existen dos tipos:

►Laminación en Laminación en calientecaliente..►Laminación en Laminación en frío.frío.

Laminación en Laminación en

caliente.caliente. ► En este tipo de laminación los rodillos se En este tipo de laminación los rodillos se

llaman llaman devastadoresdevastadores. La superficie es . La superficie es rugosa que comprimen fuertemente el rugosa que comprimen fuertemente el material calentado a temperatura material calentado a temperatura deseada, a fin de facilitar el flujo del deseada, a fin de facilitar el flujo del material y reducir las fuerzas de material y reducir las fuerzas de laminación. El laminación. El laminado en calientelaminado en caliente, casi , casi siempre se usa en el formado inicial o siempre se usa en el formado inicial o rompimiento de los lingotes vaciados ya rompimiento de los lingotes vaciados ya que a temperaturas elevadas, la que a temperaturas elevadas, la maleabilidadmaleabilidad es generalmente es generalmente altaalta permitiendo la deformación con relativa permitiendo la deformación con relativa facilidad. Este proceso se utiliza en la facilidad. Este proceso se utiliza en la fabricación de fabricación de barras y perfiles tipo I, H, barras y perfiles tipo I, H, WF, C, S.WF, C, S.

Laminado en Laminado en fríofrío

► En este proceso los rodillos utilizados En este proceso los rodillos utilizados son denominados de son denominados de acabadoacabado de de superficie lisa y dura, considerado superficie lisa y dura, considerado como una especie de proceso primario como una especie de proceso primario de deformación, se aplica solamente a de deformación, se aplica solamente a metales de aleaciones muy maleables y metales de aleaciones muy maleables y con frecuencia se usa para obtener con frecuencia se usa para obtener dureza, resistencia, ductilidad. y buen dureza, resistencia, ductilidad. y buen acabadoacabado de la superficie en una de la superficie en una aleación previamente formada por aleación previamente formada por laminado en caliente. laminado en caliente.

RolformaciónRolformación

► Proceso por medio del cual se da forma a Proceso por medio del cual se da forma a los perfiles de los perfiles de acero ligeroacero ligero, el cual consiste , el cual consiste en pasar el material a través de rodos en pasar el material a través de rodos continuos ya sea en caliente o en frío.continuos ya sea en caliente o en frío.

► De acuerdo a lo anterior, podemos deducir De acuerdo a lo anterior, podemos deducir que los aceros que los aceros estructurales pesadosestructurales pesados, , pueden ser fabricados a través de pueden ser fabricados a través de fusionabilidad, colado continuo y fusionabilidad, colado continuo y laminación en calientelaminación en caliente, mientras que los , mientras que los aceros livianos o ligerosaceros livianos o ligeros se obtienen por se obtienen por laminación en caliente y en fríolaminación en caliente y en frío, para luego , para luego ser fabricados por rolformadoras en ser fabricados por rolformadoras en caliente y en frío.caliente y en frío.

Control de calidadControl de calidad

► CONTROL DEL MATERIAL MINERAL Y ACEROS CONTROL DEL MATERIAL MINERAL Y ACEROS RECICLABLES ( Chatarras )RECICLABLES ( Chatarras )

► Análisis y composición química del material Análisis y composición química del material mineral mineral

► Control visual de los aceros reciclables Control visual de los aceros reciclables (chatarras) y precalificación de las mismas, (chatarras) y precalificación de las mismas, tomando en cuenta los conceptos de tomando en cuenta los conceptos de densidad, volumen y composición química.densidad, volumen y composición química.

► Análisis químico y de procedencia de los Análisis químico y de procedencia de los aceros reciclables ( chatarras ) sobre la cual aceros reciclables ( chatarras ) sobre la cual exista duda.exista duda.

► Clasificación siguiendo los pasos anteriores.Clasificación siguiendo los pasos anteriores.► Dosificación cuantitativa gravimétrica, Dosificación cuantitativa gravimétrica,

ajustando la calidad de acuerdo con las ajustando la calidad de acuerdo con las especificaciones del acero a producir.especificaciones del acero a producir.

Control de Coladas.Control de Coladas.

► Tomar muestras cuando se supone que Tomar muestras cuando se supone que la mezcla es homogénea, la cual es la mezcla es homogénea, la cual es analizada en un analizada en un espectrómetroespectrómetro del del laboratorio para conocer los laboratorio para conocer los porcentajes de porcentajes de fósforo, azufre,fósforo, azufre, manganeso, silicio y carbonomanganeso, silicio y carbono logrando logrando determinar con mayor aproximación su determinar con mayor aproximación su composición química. De acuerdo a los composición química. De acuerdo a los resultados se añaden resultados se añaden ferro-aleacionesferro-aleaciones hasta lograr la composición deseada. hasta lograr la composición deseada.

► Un segundo Un segundo muestreomuestreo durante la durante la coladacolada, ya sea al inicio o al final, para , ya sea al inicio o al final, para efectos de comprobación.efectos de comprobación.

Control del sub- Control del sub-

productoproducto ► El control de calidad de los El control de calidad de los sub- productossub- productos se realiza se realiza

mediante ensayos mediante ensayos mecánicosmecánicos, y debe contemplar los , y debe contemplar los siguientes pasos:siguientes pasos:

► Tomar como mínimo Tomar como mínimo 2 barras2 barras al azar por colada. al azar por colada.► Para coladas mayores de Para coladas mayores de 50 toneladas50 toneladas, tomar una , tomar una

muestra por cada muestra por cada 10 tón10 tón. ó fracción.. ó fracción.► Cuando se laminan barras y perfiles de diferente Cuando se laminan barras y perfiles de diferente

sección de una misma colada, se recomienda sección de una misma colada, se recomienda tomar tomar una muestra por cada medidauna muestra por cada medida..

► Todos las muestras anteriores se les realiza pruebas Todos las muestras anteriores se les realiza pruebas de de tensión, elongación y dobladotensión, elongación y doblado en la maquina en la maquina universal universal

► En al caso de que algunos de los ensayos no cumpla En al caso de que algunos de los ensayos no cumpla con las especificaciones, deberán tomarse el doble de con las especificaciones, deberán tomarse el doble de las muestras ensayadas y con la falla de alguna de las muestras ensayadas y con la falla de alguna de estas, será causal de rechazo.estas, será causal de rechazo.

PROPIEDADES PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACEROFÍSICAS DEL ACERO

► FusibilidadFusibilidad: Dar forma a los metales en estado : Dar forma a los metales en estado líquido, usando moldes donde de solidifican y líquido, usando moldes donde de solidifican y enfrían.enfrían.

► ForjabilidadForjabilidad: Capacidad de dar formas en estado : Capacidad de dar formas en estado sólido en caliente, con martillos, prensas y sólido en caliente, con martillos, prensas y laminadores.laminadores.

► MaleabilidadMaleabilidad: Propiedad para modificar su forma a : Propiedad para modificar su forma a temperaturas normales, mediante la acción de temperaturas normales, mediante la acción de martillado y estirado.martillado y estirado.

► DuctilidadDuctilidad: Cantidad de deformación plástica en : Cantidad de deformación plástica en dirección a su longitud, pudiendo expresarse en dirección a su longitud, pudiendo expresarse en función de alargamiento o reducción del área.función de alargamiento o reducción del área.

► TenacidadTenacidad: Resistencia a la rotura por tracción, o : Resistencia a la rotura por tracción, o medida de energía para hacer fallar un material.medida de energía para hacer fallar un material.

► ResistenciaResistencia: Capacidad de soportar esfuerzos y : Capacidad de soportar esfuerzos y deformaciones. deformaciones.

► ElasticidadElasticidad: Deformación que ocurre sólo durante la : Deformación que ocurre sólo durante la aplicación de esfuerzos, o sea que desaparece al aplicación de esfuerzos, o sea que desaparece al suprimirse éstossuprimirse éstos

► CedenciaCedencia: es el grado de deformación : es el grado de deformación elástica de un materialelástica de un material

► DurezaDureza: resistencia de un material a la : resistencia de un material a la penetración de su superficie.penetración de su superficie.

► OxidabilidadOxidabilidad: es la acción que posee el : es la acción que posee el oxígeno que se encuentra en la oxígeno que se encuentra en la atmósfera y tiene la capacidad de atmósfera y tiene la capacidad de recubrir con óxido o carbonado a los recubrir con óxido o carbonado a los metales, excepto a los nobles.metales, excepto a los nobles.

► SoldabilidadSoldabilidad: es la propiedad de poder : es la propiedad de poder unirse y formar un cuerpo único. unirse y formar un cuerpo único.

PROPIEDADES PROPIEDADES FÍSICAS DEL ACEROFÍSICAS DEL ACERO

CATEGORÍAS DE ACERO: CATEGORÍAS DE ACERO: Acero estructural pesado Acero estructural pesado Acero liviano o ligeroAcero liviano o ligero

La diferencia en los términos La diferencia en los términos pesado pesado y livianoy liviano radica lógicamente en su radica lógicamente en su pesopeso, el cual es en la mayoría de los , el cual es en la mayoría de los casos directamente proporcional al casos directamente proporcional al grado de grado de espesorespesor; son considerados ; son considerados pesados los mayores de ¼”pesados los mayores de ¼” de de pulgada y los menores de ése pulgada y los menores de ése espesor son espesor son livianoslivianos; para ambas ; para ambas derivaciones existe una diversidad derivaciones existe una diversidad de calidades para aplicaciones de calidades para aplicaciones específicas.específicas.

ACERO ESTRUCTURAL ACERO ESTRUCTURAL PESADOPESADO

►De acuerdo a la fabricación de De acuerdo a la fabricación de elementos estructurales ya sean elementos estructurales ya sean vigas o columnas, esta categoría vigas o columnas, esta categoría describe 2 tipos de secciones:describe 2 tipos de secciones:

► SECCIONES LAMINADASSECCIONES LAMINADAS► SECCIONES ARMADASSECCIONES ARMADAS► Para ambas secciones las Para ambas secciones las normasnormas y y

especificacionesespecificaciones son descritas en son descritas en manuales y códigos de construcción por manuales y códigos de construcción por varios entes que facultan las varios entes que facultan las aplicaciones del aplicaciones del acero estructuralacero estructural..

NORMAS Y NORMAS Y ESPECIFICACIONES ESPECIFICACIONES

► La amplia industria del La amplia industria del aceroacero ha establecido a ha establecido a nivel mundial nivel mundial Códigos, Especificaciones y Códigos, Especificaciones y NormasNormas diversas que orientan su aplicabilidad. diversas que orientan su aplicabilidad. En países como Estados Unidos, Japón, y algunas En países como Estados Unidos, Japón, y algunas zonas de Europa, existen incluso zonas de Europa, existen incluso Especificaciones y Códigos Especificaciones y Códigos regionales y localesregionales y locales que reglamentan y recomiendan de manera que reglamentan y recomiendan de manera especifica la utilización del acero de acuerdo al especifica la utilización del acero de acuerdo al tipo de tipo de construcción y localización geográfica.construcción y localización geográfica.

► Algunas Normas: Algunas Normas: ASTM, ICAITI, JIS, NZ, NDF, NCOASTM, ICAITI, JIS, NZ, NDF, NCO► Especificaciones:Especificaciones: AISC, AISI, AWS AISC, AISI, AWS► Algunos códigos:Algunos códigos: ASD, LRFD, UBC ASD, LRFD, UBC

ORGANISMOS QUE NORMAN LA ORGANISMOS QUE NORMAN LA CONSTRUCCIÓN CON ACERO CONSTRUCCIÓN CON ACERO

► AISCAISC (American Institute of Steel Construcctión - Instituto (American Institute of Steel Construcctión - Instituto Americano de Construcción en Acero )Americano de Construcción en Acero )

► AISIAISI (American Iron and Steel Institute- Instituto Americano del (American Iron and Steel Institute- Instituto Americano del Hierro y del Acero )Hierro y del Acero )

► ASTMASTM (American Society for Testing and Materials -Sociedad (American Society for Testing and Materials -Sociedad Americana de Prueba de Materiales)Americana de Prueba de Materiales)

► AWSAWS (American Welding Society- Sociedad Americana de Soldadura (American Welding Society- Sociedad Americana de Soldadura ))

► SDI SDI ( Steel Deck Institute – Instituto de Cubiertas de Acero )( Steel Deck Institute – Instituto de Cubiertas de Acero )► RSIRSI ( Reinforcing Steel Institute – Instituto de Acero de Refuerzo ) ( Reinforcing Steel Institute – Instituto de Acero de Refuerzo )► ANSIANSI ( American National Standards Institute – Instituto Americano ( American National Standards Institute – Instituto Americano

de Estándares Nacionales )de Estándares Nacionales )► LRFDLRFD ( Load and Resistance Factor Design – Factores de Diseño por ( Load and Resistance Factor Design – Factores de Diseño por

Carga y Resistencia )Carga y Resistencia )► ASDASD ( Allowable Stress Design – Diseño por Esfuerzos permisibles ) ( Allowable Stress Design – Diseño por Esfuerzos permisibles )► RSFMRSFM ( Residential Steel Framing Manual – Manual de Marcos o ( Residential Steel Framing Manual – Manual de Marcos o

Armaduras de Acero para Residencias )Armaduras de Acero para Residencias )► CSPSBB CSPSBB ( Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges ( Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges

– Códigos Estándares en el uso del acero para edificios y puentes )– Códigos Estándares en el uso del acero para edificios y puentes )► AASHTOAASHTO ( American Association of State Highway and ( American Association of State Highway and

Transportatión Officials – Asociación Americana Oficial de Transportatión Officials – Asociación Americana Oficial de Transportes y Carreteras Estatales ) Transportes y Carreteras Estatales )

AISC Instituto Americano AISC Instituto Americano de Construcción en acerode Construcción en acero

FORMAS Y MEDIDAS ESTANDAR FORMAS Y MEDIDAS ESTANDAR DE SECCIONES DE ACERO DE SECCIONES DE ACERO

LAMINADOLAMINADO

► Según sea su sección transversal, se Según sea su sección transversal, se denominan como perfiles laminados denominan como perfiles laminados tipo: tipo: II, , (w,(w, S, HP)S, HP) C, L, T, HSS, Placas y C, L, T, HSS, Placas y barras circulares.barras circulares.

PERFILES TIPOPERFILES TIPO I I

►Esta gama de perfiles describe las Esta gama de perfiles describe las clasificaciones siguientes:clasificaciones siguientes:

Perfiles de patín anchoPerfiles de patín ancho (W) (W)

Perfil estándar americanoPerfil estándar americano (S) (S)

Perfil de pilote de puntaPerfil de pilote de punta (HP) (HP)

PERFIL DE PATIN PERFIL DE PATIN ANCHO WANCHO W

► El perfil El perfil WW tiene dos elementos tiene dos elementos rectangulares horizontales paralelos rectangulares horizontales paralelos llamados llamados patinespatines, y uno vertical llamado , y uno vertical llamado almaalma conectados por filetes ó radios conectados por filetes ó radios. . Tienen Tienen un un peralteperalte mayor o igual que el mayor o igual que el patínpatín, pero , pero con un con un espesor mayorespesor mayor que el que el almaalma. Una . Una designación nominal designación nominal W 14 x 145W 14 x 145 equivale a equivale a un peralte de 14¨ y un peso de 145 lbs/pié un peralte de 14¨ y un peso de 145 lbs/pié lineal.lineal.

► Los perfiles Los perfiles WW se encuentran en las siguientes se encuentran en las siguientes designaciones:designaciones:Desde Desde W4x9W4x9 hasta hasta W18x175W18x175, con incrementos , con incrementos de 2¨ de peralte y de 10 a 12 lbs/pié lineal.de 2¨ de peralte y de 10 a 12 lbs/pié lineal.A partir del A partir del W18x175W18x175 hasta hasta W36x798W36x798, con , con incrementos de 3¨de peralte y de 15 a 25 incrementos de 3¨de peralte y de 15 a 25 lbs/pié lineal.lbs/pié lineal.Del Del W36x798W36x798 hasta hasta W44x335W44x335, con , con incrementos de 4¨de peralte y de 25 a 40 incrementos de 4¨de peralte y de 25 a 40 lbs/pié lineal.lbs/pié lineal.

Su aplicación: Su aplicación: vigas y columnasvigas y columnas

PERFIL DE PATIN PERFIL DE PATIN ANCHO WANCHO W

PERFIL ESTANDAR PERFIL ESTANDAR AMERICANO TIPOAMERICANO TIPO S S

► Conocida como viga Conocida como viga estándar Americanaestándar Americana, , tiene patines mas angostos y alma mas tiene patines mas angostos y alma mas gruesa que los W, la pendiente interna del gruesa que los W, la pendiente interna del patín es 16%. Una designación patín es 16%. Una designación S12x50S12x50 equivale a 12¨ de peralte y 50 lbs/pié lineal. equivale a 12¨ de peralte y 50 lbs/pié lineal. Por su poca disponibilidad en el mercado, su Por su poca disponibilidad en el mercado, su uso se limita a uso se limita a vigas secundariasvigas secundarias. Se . Se encuentran desde la encuentran desde la S3x5.7hasta S24x121, S3x5.7hasta S24x121, con incrementos de con incrementos de 2¨ 2¨ de peralte y de de peralte y de 5 a 105 a 10 lbs/pié lineallbs/pié lineal..

PERFIL TIPOPERFIL TIPO HP HP

► Los perfiles Los perfiles HPHP tiene patines paralelos y alma tiene patines paralelos y alma vertical con vertical con espesor y dimensionesespesor y dimensiones iguales, es iguales, es decir peralte y ancho similar. Una designación decir peralte y ancho similar. Una designación HP12x65HP12x65 indica un peralte de indica un peralte de 12¨ y 65 lbs/pié 12¨ y 65 lbs/pié lineallineal. Por la propiedad de tener . Por la propiedad de tener sección sección transversal con espesor uniformetransversal con espesor uniforme, , proporcionan mejor proporcionan mejor estabilidadestabilidad a ser usados a ser usados como como columnascolumnas y y pilotes. pilotes. Disponibilidad en el Disponibilidad en el mercado desde mercado desde HP8x36 hasta HP14x117 HP8x36 hasta HP14x117 con con incrementos de 20 lbs lbs/pié lineal y 2” de incrementos de 20 lbs lbs/pié lineal y 2” de peralteperalte

PERFIL TIPOPERFIL TIPO C C

► Es conocido también como perfil en Es conocido también como perfil en CanalCanal, , tiene un alma y dos patines con pendiente tiene un alma y dos patines con pendiente interna del 16%.interna del 16%. La designación La designación C12x30C12x30, , indica un peralte indica un peralte nominalnominal que corresponde al que corresponde al realreal de de 12¨12¨ y y 30 lbs/pié30 lbs/pié. Se utilizan como . Se utilizan como tensores, largueros y cuerdas en secciones tensores, largueros y cuerdas en secciones armadas.armadas.

PERFILES TIPOPERFILES TIPO TT

► La La T estructuralT estructural posee un patín y alma posee un patín y alma vertical, resultando de seccionar un perfil W vertical, resultando de seccionar un perfil W en el punto medio del alma. Por ejemplo una en el punto medio del alma. Por ejemplo una designación designación WT6x25WT6x25 resulta de una sección resulta de una sección W12x50W12x50. Con un peralte de 6¨ y 25 lbs/pié. Es . Con un peralte de 6¨ y 25 lbs/pié. Es usado en usado en cuerdascuerdas de armaduras y como de armaduras y como elemento de elemento de arriostramietoarriostramieto en marcos. en marcos.

PERFILESPERFILES L L

►Los perfiles Los perfiles LL se conocen como se conocen como angularesangulares, formado por 2 lados , formado por 2 lados llamados llamados alasalas, estos pueden ser , estos pueden ser con lados con lados igualesiguales y y desiguales. desiguales. La La designación L6x4x1/2 indica un designación L6x4x1/2 indica un ángulo de 6¨x4¨x ½¨de espesor.ángulo de 6¨x4¨x ½¨de espesor.

PERFILESPERFILES HSS HSS

► Son conocidas como secciones Son conocidas como secciones estructurales estructurales huecashuecas, dependiendo del proceso de , dependiendo del proceso de producción los hay producción los hay con costura soldada y sin con costura soldada y sin costura.costura.

DISPONIBILIDAD DE DISPONIBILIDAD DE SECCIONES SECCIONES LAMINADASLAMINADAS

► El manual El manual LRFDLRFD del del AISCAISC describe y tabula describe y tabula propiedades para propiedades para 318318 perfiles perfiles II, , 6565 perfiles perfiles CC, , 126126 perfiles perfiles LL, y , y 302302 perfiles perfiles TT disponibles en disponibles en el mercado actual. El perfil mas pesado para el mercado actual. El perfil mas pesado para columna es columna es W14x808W14x808, que a una altura de 4 , que a una altura de 4 mts. puede soportar una carga axial de mts. puede soportar una carga axial de 4,0004,000 tons. De igual manera el perfil para viga mas tons. De igual manera el perfil para viga mas pesado es pesado es W36x798W36x798 con resistencia a flexión con resistencia a flexión factorada de factorada de 18751875 ton/mt. en un claro de 4 ton/mt. en un claro de 4 mts.mts.

► Cuando los requerimientos de resistencia o Cuando los requerimientos de resistencia o rigidez no se pueden satisfacer con secciones rigidez no se pueden satisfacer con secciones laminadas disponibles, se puede utilizar laminadas disponibles, se puede utilizar secciones secciones armadas o compuestasarmadas o compuestas

SECCIONES ARMADAS O SECCIONES ARMADAS O COMPUETASCOMPUETAS

► Las secciones armadas o compuestas se Las secciones armadas o compuestas se fabrican modificando las secciones laminadas, fabrican modificando las secciones laminadas, es decir agregando una placa llamada es decir agregando una placa llamada cubreplacacubreplaca u otro u otro perfil laminadoperfil laminado, esto , esto significa significa reforzar reforzar un miembro estructural ya un miembro estructural ya sea sea viga o columna.viga o columna.

TRATAMIENTO TRATAMIENTO TERMICOTERMICO

► Las propiedades del acero son afectadas Las propiedades del acero son afectadas por dos condiciones: por dos condiciones: composición composición química y tratamiento térmico.química y tratamiento térmico.

► La composición química relaciona las La composición química relaciona las ferro-aleaciones,ferro-aleaciones, mientras que el mientras que el tratamiento térmico relaciona los tratamiento térmico relaciona los cambios de temperaturacambios de temperatura en estado en estado sólido, el cual se realiza por tres sólido, el cual se realiza por tres procesos:procesos:

► EnfriamientoEnfriamiento► TempladoTemplado► Destemplado o revenidoDestemplado o revenido

ENFRIAMIENTOENFRIAMIENTO

►Consiste en calentar las piezas a Consiste en calentar las piezas a una temperatura promedio de una temperatura promedio de 600 600 grados centígradosgrados centígrados y rápidamente y rápidamente enfriarlo con agua, aceite o plomo enfriarlo con agua, aceite o plomo fundido. Esto produce una fundido. Esto produce una estructura interna granular mas estructura interna granular mas fina en el acero, lo que hace fina en el acero, lo que hace incrementar su dureza y incrementar su dureza y resistenciaresistencia pero mas susceptible pero mas susceptible a la a la fracturafractura, es decir , es decir mas frágilmas frágil. .

TEMPLADO Y TEMPLADO Y REVENIDOREVENIDO

► TEMPLADOTEMPLADO: Consiste en calentar una : Consiste en calentar una pieza a una temperatura promedio de pieza a una temperatura promedio de 400400 grados centígrados, enfriada al aire grados centígrados, enfriada al aire libre. Esto produce un alivio a los libre. Esto produce un alivio a los esfuerzos internosesfuerzos internos volviéndose dúctil y volviéndose dúctil y muy tenaz sin causar gran reducción de muy tenaz sin causar gran reducción de resistencia y dureza.resistencia y dureza.

► REVENIDOREVENIDO: Se produce mediante el : Se produce mediante el calentamiento por arriba de los calentamiento por arriba de los 600600 grados, y enfriamiento lento mejorando grados, y enfriamiento lento mejorando la la ductilidadductilidad pero reduce los esfuerzos pero reduce los esfuerzos de fluencia y la resistencia a de fluencia y la resistencia a la tensión.la tensión.

CLASIFICACIÓN Y NORMAS CLASIFICACIÓN Y NORMAS ASTMASTM RELEVANTES RELEVANTES

► Clasificación de los perfiles estructurales Clasificación de los perfiles estructurales laminados de acuerdo a las normas laminados de acuerdo a las normas ASTMASTM y descritos en el manual del y descritos en el manual del AISC.AISC.

5 CLASIFICACIONES:5 CLASIFICACIONES:► ACEROS CON CARBONOACEROS CON CARBONO► ALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓNALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓN► RESISTENTES A LA CORROSIÓNRESISTENTES A LA CORROSIÓN► DE ALEACIÓN ENFRIADOS Y TEMPLADOSDE ALEACIÓN ENFRIADOS Y TEMPLADOS

► DE ALEACIÓN ENFRIADOS Y REVENIDOSDE ALEACIÓN ENFRIADOS Y REVENIDOS ► Los requerimientos generales que garantizan a Los requerimientos generales que garantizan a

estas 5 clasificaciones se describen en la estas 5 clasificaciones se describen en la norma norma ASTM A6ASTM A6

ACEROS AL CARBONOACEROS AL CARBONO

►Los aceros estructurales con Los aceros estructurales con carbonocarbono se conocen también como se conocen también como aceros dulces, aceros dulces, que contienen de que contienen de 0.15% a 0.29%0.15% a 0.29% de carbonode carbono, , mostrando un marcado mostrando un marcado punto de punto de fluenciafluencia..

►El acero estructuralEl acero estructural con carbonocon carbono más utilizado en la construcción de más utilizado en la construcción de edificiosedificios y y puentespuentes ha sido el ha sido el designado bajo la norma designado bajo la norma ASTM A36.ASTM A36.

NORMA ASTM NORMA ASTM A36A36

►Esta especificación cubre Esta especificación cubre perfiles y perfiles y placasplacas de aceros con carbono de de aceros con carbono de calidad estructural para edificios, calidad estructural para edificios, puentes y otras estructuras puentes y otras estructuras generales. Tiene un esfuerzo de generales. Tiene un esfuerzo de fluencia de fluencia de 36 ksi.36 ksi. - 250 Mpa. y un - 250 Mpa. y un esfuerzo último a tensión de esfuerzo último a tensión de 58 a 80 58 a 80 ksi. ksi. -- 400 a 550 MPa . Es el único 400 a 550 MPa . Es el único acero disponible en placas mayores acero disponible en placas mayores 8¨8¨ de espesorde espesor. Para efectos de . Para efectos de diseñodiseño se considera un esfuerzo se considera un esfuerzo último deúltimo de 58 ksi58 ksi..

ALTA RESISTENCIA Y ALTA RESISTENCIA Y BAJA ALEACIÓNBAJA ALEACIÓN

► Se les conoce de baja aleación por las Se les conoce de baja aleación por las cantidades moderadas de otros cantidades moderadas de otros elementos aparte del elementos aparte del carbonocarbono,, como elcomo el cromo, níquel, molibdeno y vanadio cromo, níquel, molibdeno y vanadio en en porcentaje no mayor alporcentaje no mayor al 5%. 5%. Esta Esta aleación mejora las propiedades aleación mejora las propiedades mecánicas especialmente la mecánicas especialmente la resistencia y otros atributos de resistencia y otros atributos de fabricación y costofabricación y costo comparados con los comparados con los tratados térmicamente. Su rango de tratados térmicamente. Su rango de fluencia es de fluencia es de 40 a 70 ksi40 a 70 ksi. Los mas . Los mas utilizados se designan bajo las normas utilizados se designan bajo las normas ASTM A572 ASTM A572 yy ASTM A992 ASTM A992

ASTM A572 – A992ASTM A572 – A992

► A572A572: contienen vanadio-columbio y dispone: contienen vanadio-columbio y dispone

5 grados, identificando su esfuerzo de fluencia 5 grados, identificando su esfuerzo de fluencia

(42,50,55,60,y 65 ksi.) Se especifican para(42,50,55,60,y 65 ksi.) Se especifican para

edificiosedificios y otros sistemas exceptuando y otros sistemas exceptuando puentespuentes..

A992A992: Es una norma reciente que abarca solo: Es una norma reciente que abarca solo

los perfiles W, con valor fy mínimo de 50 ksilos perfiles W, con valor fy mínimo de 50 ksi

y un máximo de 65 ksi. Con buenas propiedadesy un máximo de 65 ksi. Con buenas propiedades

de de ductilidad y soldabilidad, ductilidad y soldabilidad, es ampliamentees ampliamente

utilizado en utilizado en edificios y puentesedificios y puentes. .

RESISTENTES A LA RESISTENTES A LA CORROSIÓNCORROSIÓN

►Son aceros expuestos a la Son aceros expuestos a la intemperie sin recubrimiento, su intemperie sin recubrimiento, su resistencia a la corrosión es resistencia a la corrosión es 4 veces4 veces mas que el acero con carbono, sus mas que el acero con carbono, sus elementos de aleación son el elementos de aleación son el níquel níquel y cobrey cobre..

►No es recomendable exponerlos a No es recomendable exponerlos a humos humos industriales y ambientes industriales y ambientes marinosmarinos, siendo necesario , siendo necesario recubrirlos (ZINC).recubrirlos (ZINC).

►El acero de intemperie preferido El acero de intemperie preferido está especificado bajo la está especificado bajo la ASTM A588ASTM A588

ASTM A588ASTM A588

►Es un acero de baja aleación con Es un acero de baja aleación con punto de fluencia mínimo de punto de fluencia mínimo de 50 ksi50 ksi. y . y esfuerzo máximo a tensión de esfuerzo máximo a tensión de 65 ksi65 ksi..

► Se fabrica hasta espesores de Se fabrica hasta espesores de 4¨para estructuras 4¨para estructuras soldadas y soldadas y empernadasempernadas. Posee una capa de . Posee una capa de oxido denso y durooxido denso y duro de color de color púrpurapúrpura en su superficie como agente ante la en su superficie como agente ante la corrosión atmosféricacorrosión atmosférica..

► Utilizado como Utilizado como estructura expuesta estructura expuesta en edificios y puentes de armadura.en edificios y puentes de armadura.

DE ALEACIÓN DE ALEACIÓN ENFRIADOS Y ENFRIADOS Y TEMPLADOSTEMPLADOS

► Poseen un Poseen un porcentaje de aleación porcentaje de aleación mayormayor que los de alta resistencia y con que los de alta resistencia y con un máximo del un máximo del 20% de carbono.20% de carbono.

► El enfriamiento le El enfriamiento le produce dureza y produce dureza y reduce la ductilidad, reduce la ductilidad, resistencias resistencias elevadas con rangos de fluencia de elevadas con rangos de fluencia de 90 a 90 a 100 ksi.100 ksi.

► Disponibles únicamente en Disponibles únicamente en placas, placas, requiere técnicas requiere técnicas especiales para especiales para soldadura, es utilizado en perfiles soldadura, es utilizado en perfiles armados. armados. Designado bajo laDesignado bajo la especificación especificación ASTM A514 y A852.ASTM A514 y A852.

ASTM A514ASTM A514

► ESTA NORMA DESCRIBE ESTA NORMA DESCRIBE PLACAS DE ACEROPLACAS DE ACERO DE BAJA DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA CALENTADOS Y ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA CALENTADOS Y ENFRIADOS CONVENIENTEMENTE PARA SER SOLDADOS, ENFRIADOS CONVENIENTEMENTE PARA SER SOLDADOS, HASTA ESPESOR MÁXIMO DE 6¨.HASTA ESPESOR MÁXIMO DE 6¨.

► El esfuerzo de fluencia especificado es de El esfuerzo de fluencia especificado es de 90 a 90 a 100 ksi100 ksi, es ampliamente utilizado en la , es ampliamente utilizado en la construcción de torres de transmisión, tanques construcción de torres de transmisión, tanques de almacenamiento y obras que requieran altas de almacenamiento y obras que requieran altas resistencias de fluencia.resistencias de fluencia.

► Aunque es bastante apropiado como material Aunque es bastante apropiado como material estructural, no está disponible en perfiles estructural, no está disponible en perfiles laminados.laminados.

► Para no perder propiedades inducidas por el Para no perder propiedades inducidas por el calorcalor, la soldadura estará de acuerdo al , la soldadura estará de acuerdo al gradogrado de acero utilizado, y a su de acero utilizado, y a su aplicación.aplicación.

DE ALEACIÓN DE ALEACIÓN ENFRIADOS Y ENFRIADOS Y

REVENIDOS REVENIDOS ASTM A852ASTM A852► Esta especificación abarca aceros Esta especificación abarca aceros

estructurales de baja aleación estructurales de baja aleación calentado y revenido con una fluencia calentado y revenido con una fluencia mínima de 70 ksi. (485 MPa ) mínima de 70 ksi. (485 MPa ) hasta espesores de 4”, son indicados hasta espesores de 4”, son indicados en en placas para conexiones remachadas placas para conexiones remachadas y empernadasy empernadas, pero su uso primario es , pero su uso primario es para para conexiones soldadas en puentes y conexiones soldadas en puentes y edificios donde el ahorro en peso y la edificios donde el ahorro en peso y la vida útil son importantesvida útil son importantes. Este acero . Este acero resiste a muchas condicionantes resiste a muchas condicionantes ambientales. Las placas producidas ambientales. Las placas producidas bajo esta especificación deberán tener bajo esta especificación deberán tener pruebas de impacto a temperaturas no pruebas de impacto a temperaturas no mayores de 4°C.mayores de 4°C.

DE ALEACIÓN DE ALEACIÓN CALENTADOS Y CALENTADOS Y

ENFRIADOS ENFRIADOS ASTM A709ASTM A709► Esta especificación cubre aceros Esta especificación cubre aceros

estructurales al carbono de baja estructurales al carbono de baja aleación y alta resistencia en perfiles, aleación y alta resistencia en perfiles, placas y barras placas y barras calentados y enfriadoscalentados y enfriados e e indicados específicamente para ser indicados específicamente para ser usados en usados en puentespuentes..

► Su resistencia de fluencia mínima es de Su resistencia de fluencia mínima es de 50 ksi.50 ksi.

► Grado Grado 50W,70W y 100W,50W,70W y 100W, la letra la letra WW indica que son resistentes a la indica que son resistentes a la corrosióncorrosión para usarse en estructuras expuestas.para usarse en estructuras expuestas.

Especificaciones Especificaciones equivalentes ASTM – equivalentes ASTM –

AASHTOAASHTO

►A finales de 1980, el Comité de acero A finales de 1980, el Comité de acero estructural en puentes de la estructural en puentes de la AASHTOAASHTO, , prefirió adoptar equivalencias de la prefirió adoptar equivalencias de la ASTMASTM pero con designaciones pero con designaciones AASHTOAASHTO, , y describir los requerimientos y y describir los requerimientos y especificaciones estándar de acero especificaciones estándar de acero estructural en puentesestructural en puentes, consolidando así , consolidando así un solo documento abarcando la lista de un solo documento abarcando la lista de los 6 grados de acero estructural: los 6 grados de acero estructural: 36, 36, 50, 50W, 70, 70W, 100 y 100W50, 50W, 70, 70W, 100 y 100W . .

Especificaciones Especificaciones equivalentes equivalentes ASTMASTM – –

AASHTOAASHTO

PERFILES Y PLACAS PERFILES Y PLACAS ► ASTMASTM AASHTOAASHTO ASTM ASTM

AASHTOAASHTO► A6/A6M A6/A6M M160/M160MM160/M160M A36/A36M A36/A36M M183/M183MM183/M183M

► A514/A514MA514/A514M M244/M244M M244/M244M A572/A572M A572/A572M M223/M223MM223/M223M ► A709/A709M A709/A709M M270/M270MM270/M270M A852/A852MA852/A852M M313/M313MM313/M313M

PERNOS, TUERCAS Y ARANDELASPERNOS, TUERCAS Y ARANDELASA325/A325MA325/A325M M164/M164MM164/M164M A490/A490MA490/A490M M253/M253M M253/M253M

A563/A563MA563/A563M M291/M291M M291/M291M F436/F436MF436/F436M M293/M293MM293/M293M

Designación A6MDesignación A6M M160M : M160M : Sistema métricoSistema métrico

DISPONIBILIDAD Y DISPONIBILIDAD Y MEDIDAS ESTANDARDMEDIDAS ESTANDARD

DISPONIBILIDAD Y DISPONIBILIDAD Y MEDIDAS ESTANDARDMEDIDAS ESTANDARD

TOLERANCIAS EN TOLERANCIAS EN DIMENSIONESDIMENSIONES

► PERFILESPERFILES: : La gran mayoría de perfiles La gran mayoría de perfiles estructurales son fabricados dentro de un rango estructurales son fabricados dentro de un rango de longitudes de de longitudes de 30 a 65 pies30 a 65 pies ( 9 a 20 mts. )( 9 a 20 mts. ) con con incrementos de incrementos de 5 pies5 pies ( 1.50 mts ); sin embargo ( 1.50 mts ); sin embargo algunos laminadores o fabricantes , producen algunos laminadores o fabricantes , producen miembros a la medida por pedidos.miembros a la medida por pedidos.

► De acuerdo al Código de Prácticas De acuerdo al Código de Prácticas Generales de Construcción en Acero, los Generales de Construcción en Acero, los miembros ensamblados que forman parte de la miembros ensamblados que forman parte de la estructura se les permite una variación en estructura se les permite una variación en longitud de longitud de 1/16”1/16” (1.5 mm ) para miembros (1.5 mm ) para miembros menores o iguales a menores o iguales a 30 pies ( 9 mts.)30 pies ( 9 mts.) y de y de 1/8”1/8” ( ( 3 mm) para miembros mayores de 3 mm) para miembros mayores de 30 hasta 6030 hasta 60 pies ( 20 mtspies ( 20 mts ) )

TOLERANCIAS EN TOLERANCIAS EN DIMENSIONESDIMENSIONES

► LAS PLACAS Y BARRAS LAS PLACAS Y BARRAS se clasifican:se clasifican:

► Barras:Barras: Anchos menores de Anchos menores de 6” 6” hastahasta 8”. 8”. Se especifican anchos con incrementos de Se especifican anchos con incrementos de ¼”¼” y y espesoresespesores y y diámetrosdiámetros con incrementos de con incrementos de 1/8”.1/8”.

► Placas:Placas: Anchos de Anchos de 8” a 48”8” a 48”Los espesores se pueden especificar por pulgada Los espesores se pueden especificar por pulgada ó por peso por pié cuadrado; los cuales se ó por peso por pié cuadrado; los cuales se incrementan de acuerdo a lo siguiente: incrementan de acuerdo a lo siguiente: Incrementos de Incrementos de 1/32”1/32” hasta espesores de hasta espesores de ½”½”..Incrementos de Incrementos de 1/16”1/16” de de ½” hasta 1”.½” hasta 1”.Incrementos de Incrementos de 1/8”1/8” para espesores de para espesores de 1” hasta 1” hasta 3”.3”.Incrementos de Incrementos de ¼”¼” para espesores mayores de para espesores mayores de 3” hasta 8¨3” hasta 8¨

EJEMPLO DE TABLAS CON EJEMPLO DE TABLAS CON DIMENSIONES Y PROPIEDADES DE DIMENSIONES Y PROPIEDADES DE

PERFILESPERFILES

EJEMPLO DE TABLAS CON EJEMPLO DE TABLAS CON DIMENSIONES Y PROPIEDADES DIMENSIONES Y PROPIEDADES

DE PERFILESDE PERFILES

EJEMPLO DE TABLAS CON EJEMPLO DE TABLAS CON DIMENSIONES Y DIMENSIONES Y

PROPIEDADES DE PERFILESPROPIEDADES DE PERFILES

PROTECCIÓN ANTE LA PROTECCIÓN ANTE LA CORROSIÓN E INCENDIOSCORROSIÓN E INCENDIOS

► Las estructuras de acero requieren del conocimiento y Las estructuras de acero requieren del conocimiento y criterios que determinen una protección adecuada para criterios que determinen una protección adecuada para mantener la mantener la vida útil del sistema estructuralvida útil del sistema estructural. . Básicamente las dos condicionantes para la protección Básicamente las dos condicionantes para la protección del sistema son:del sistema son:

► Condicionantes atmosféricas.Condicionantes atmosféricas.► Condicionantes accidentales ( incendios ).Condicionantes accidentales ( incendios ).► Para ambas condicionantes existen actualmente una Para ambas condicionantes existen actualmente una

gran cantidad de innovaciones tecnológicas utilizadas gran cantidad de innovaciones tecnológicas utilizadas de acuerdo al criterio estructural y arquitectónico de acuerdo al criterio estructural y arquitectónico expresado por el proyectista, buscando costos expresado por el proyectista, buscando costos efectivos que le permitan entre efectivos que le permitan entre 20 a 25 años de 20 a 25 años de servicio inicial e integridad estructural,servicio inicial e integridad estructural, para para posteriormente dar posteriormente dar mantenimientos subsecuentes.mantenimientos subsecuentes.

► Las dos condicionantes descritas anteriormente Las dos condicionantes descritas anteriormente también tienen la particularidad de ser reglamentadas también tienen la particularidad de ser reglamentadas por por códigos y especificacionescódigos y especificaciones en función de la en función de la magnitud y naturalezamagnitud y naturaleza de la construcción. de la construcción.

CONDICIONANTES CONDICIONANTES

ATMOSFÉRICAS.ATMOSFÉRICAS. ► Las especificaciones para tratamientos en la protección Las especificaciones para tratamientos en la protección

de estructuras de acero están basadas bajo de estructuras de acero están basadas bajo rendimientos estándar dictadas por los códigos del rendimientos estándar dictadas por los códigos del Instituto de Especificaciones para la Construcción (CSI), Instituto de Especificaciones para la Construcción (CSI), en su sección de “ en su sección de “ Recubrimientos EspecialesRecubrimientos Especiales “ y el “ y el Manual de Estructuras de Acero Pintadas (SSPM). Manual de Estructuras de Acero Pintadas (SSPM). Ambas consideran los siguientes factores: Ambas consideran los siguientes factores: uso del uso del edificioedificio ( función o actividad ), ( función o actividad ), medio ambientemedio ambiente ( entorno geográfico costero, desértico etc.), estructuras ( entorno geográfico costero, desértico etc.), estructuras expuestas al exteriorexpuestas al exterior, , interior o ambas . interior o ambas .

► Estos tres factores determinan el grado de Estos tres factores determinan el grado de vulnerabilidad a que estará expuesto el acero vulnerabilidad a que estará expuesto el acero estructural, especialmente a efectos de estructural, especialmente a efectos de oxidaciónoxidación,, los los cuales surgen de la combinación de cuales surgen de la combinación de oxigeno y hierrooxigeno y hierro; ; siendo este ultimo el elemento primario del acero y que siendo este ultimo el elemento primario del acero y que forma forma óxidos o corrosiónóxidos o corrosión..

TRATAMIENTOS ANTE LA TRATAMIENTOS ANTE LA CORROSIÓN DEL ACEROCORROSIÓN DEL ACERO

►La tecnología ha desarrollado una La tecnología ha desarrollado una diversidad de tratamientos diversidad de tratamientos antioxidantes par el acero, siendo la antioxidantes par el acero, siendo la pintura y el galvanizadopintura y el galvanizado los los métodos mas utilizados. Usualmente métodos mas utilizados. Usualmente en su orden de efectividad y costo se en su orden de efectividad y costo se mencionan: mencionan: tratamientos con tratamientos con pintura vinílica, acrílica o epóxica, pintura vinílica, acrílica o epóxica, y capas protectoras de zincy capas protectoras de zinc..

TRATAMIENTOS TRATAMIENTOS CON PINTURA CON PINTURA

VINÍLICAVINÍLICA► La función de la pintura es interponer capas La función de la pintura es interponer capas

neutras entre la superficie del acero y el neutras entre la superficie del acero y el medio corrosivo. Sus componentes primarios medio corrosivo. Sus componentes primarios son: son: adhesivos, pigmentos y solventes.adhesivos, pigmentos y solventes.

► Posee una alta resistencia a Posee una alta resistencia a químicos y químicos y ambientes normales de humedadambientes normales de humedad, es , es aplicada con una aplicada con una base previabase previa a la estructura a la estructura con el objeto de exhibir un acabado de color con el objeto de exhibir un acabado de color puro. Su costo es variable dependiendo de las puro. Su costo es variable dependiendo de las características de rendimiento, aplicable a características de rendimiento, aplicable a estructuras arquitectónicas de acero estructuras arquitectónicas de acero expuestasexpuestas y el que usualmente aplica la y el que usualmente aplica la industria automotriz.industria automotriz.

TRATAMIENTOS CON TRATAMIENTOS CON PINTURA ACRILICA O PINTURA ACRILICA O

EPÓXCIAEPÓXCIA

►Los compuestos Los compuestos epóxicosepóxicos se encuentran se encuentran disponibles en tres tipos: disponibles en tres tipos: pigmentos, pigmentos, lacas resinas abrasivas y lacas resinas abrasivas y anticorrosivosanticorrosivos. El tratamiento epóxico . El tratamiento epóxico es el más usado para proteger es el más usado para proteger estructuras de acero expuestas a estructuras de acero expuestas a entornos entornos húmedos severoshúmedos severos con o sin con o sin contenido de solventes químicos.contenido de solventes químicos.

►Los mas usados incluyen metales como Los mas usados incluyen metales como zinc, aluminio, cromo, titanio y zinc, aluminio, cromo, titanio y plomo.plomo.

TRATAMIENTO TRATAMIENTO GALVANIZADOGALVANIZADO

► El El zinczinc ha sido el tratamiento más exitoso ha sido el tratamiento más exitoso para proteger el acero de la oxidación el cual para proteger el acero de la oxidación el cual se dispone en dos categorías; la primera se dispone en dos categorías; la primera corresponde al corresponde al zinc inorgánicozinc inorgánico compuesto compuesto por polvo metálico de zinc mezclado con por polvo metálico de zinc mezclado con soluciones reactivas como silicatos de sodio soluciones reactivas como silicatos de sodio y litio. La segunda categoría es y litio. La segunda categoría es el el zinc zinc orgánicoorgánico basado en compuestos de basado en compuestos de carbono, incluyendo vehículos catalizados carbono, incluyendo vehículos catalizados como cloros y resinas. como cloros y resinas.

► Para ambas categorías su proceso de Para ambas categorías su proceso de aplicación recomendable es por aplicación recomendable es por inmersióninmersión comúnmente conocido como comúnmente conocido como galvanizacióngalvanización..

TRATAMIENTO TRATAMIENTO GALVANIZADOGALVANIZADO

►Los grados de galvanización Los grados de galvanización disponibles son disponibles son G40, G60 y G90G40, G60 y G90. y su . y su espesor dependen de la rugosidad de espesor dependen de la rugosidad de la superficie a tratar, tipo de acero, la superficie a tratar, tipo de acero, temperatura del zinc fundido y tiempo temperatura del zinc fundido y tiempo de inmersión. de inmersión. ( baño de zinc)( baño de zinc)

►El zinc al reaccionar con el acero forma El zinc al reaccionar con el acero forma una una capa dura de aleacióncapa dura de aleación resistente a resistente a cloruros, sales y ambientes severos de cloruros, sales y ambientes severos de corrosión como corrosión como costeros y marinos.costeros y marinos.

CONDICIONANTE CONDICIONANTE ACCIDENTAL ACCIDENTAL ( INCENDIOS)( INCENDIOS)

►La condicionante accidental de mayor La condicionante accidental de mayor consideración para proteger estructuras consideración para proteger estructuras de acero es contra de acero es contra incendios,incendios, la cual la cual esta basada en especificaciones esta basada en especificaciones estándar de la estándar de la ASTM E-119ASTM E-119, la cual , la cual describe la aprobación de materiales a describe la aprobación de materiales a prueba de fuego, que dictan los prueba de fuego, que dictan los Códigos referidos al diseño de métodos Códigos referidos al diseño de métodos racionales de protección de estructuras racionales de protección de estructuras metálicas contra metálicas contra incendiosincendios. .

CONDICIONANTE CONDICIONANTE ACCIDENTAL ACCIDENTAL ( INCENDIOS)( INCENDIOS)

►Los códigos también dictan factores Los códigos también dictan factores generales que determinan los niveles de generales que determinan los niveles de protección racional contra el fuego, estos protección racional contra el fuego, estos factores son: factores son: seguridad humana, seguridad humana, protección de la estructura y suprimir o protección de la estructura y suprimir o mitigar el fuegomitigar el fuego;; los cuales tienen que los cuales tienen que cumplir con especificaciones de acuerdo cumplir con especificaciones de acuerdo al al numero de horasnumero de horas que la estructura que la estructura pueda soportar el fuego dentro de limites pueda soportar el fuego dentro de limites de temperaturas admisibles establecidas de temperaturas admisibles establecidas mediante la mediante la magnitud y naturaleza de la magnitud y naturaleza de la construcción.construcción.

Sistemas de protección contra Sistemas de protección contra incendios.incendios.

► Independientemente cual sea el factor Independientemente cual sea el factor a considerar para proteger la a considerar para proteger la integridad de una estructura los dos integridad de una estructura los dos sistemas racionales más utilizados sistemas racionales más utilizados son: son: sistema de esparcidores o de sistema de esparcidores o de irrigación y la aplicación de capas irrigación y la aplicación de capas o membranas de fibras o membranas de fibras cementantescementantes ( Fireproofing ) ( Fireproofing )

CONDICIONANTE CONDICIONANTE ACCIDENTAL ( INCENDIOS)ACCIDENTAL ( INCENDIOS)

CONDICIONANTE CONDICIONANTE ACCIDENTALACCIDENTAL(INCENDIOS)(INCENDIOS)

► Esparcidores:Esparcidores: Consiste en el diseño de un sistema Consiste en el diseño de un sistema hidráulico con rociadores que permiten la hidráulico con rociadores que permiten la irrigación del agua en todas las áreas del edificio. irrigación del agua en todas las áreas del edificio. Este sistema es activado a base de censores que Este sistema es activado a base de censores que miden el grado de temperatura admisible de cada miden el grado de temperatura admisible de cada espacio.espacio.

► Fibras cementantesFibras cementantes : Son fibras con otros aditivos : Son fibras con otros aditivos que con la adición del agua forman un componente que con la adición del agua forman un componente único con excelentes propiedades de resistencia al único con excelentes propiedades de resistencia al fuego. Este compuesto es aplicado rociándolo fuego. Este compuesto es aplicado rociándolo directamente sobre la superficie de elementos directamente sobre la superficie de elementos estructurales, los cuales tienen que estar limpios estructurales, los cuales tienen que estar limpios para lograr una adherencia adecuada. para lograr una adherencia adecuada.