Instruccin EAE. Captulo VI

TTULO 3. PROPIEDADES TECNOLGICAS DE LOS MATERIALES Y DURABILIDAD CAPTULO VI. MATERIALES

Artculo 25.

Generalidades

Este Captulo prescribe los requisitos que deben cumplir los materiales utilizables en las estructuras de acero. El Artculo 26 define las caractersticas de composicin qumica, mecnicas y tecnolgicas que deben cumplir, as como los mtodos de ensayo para su determinacin. Los Artculos 27 y 28 se refieren, respectivamente, a los tipos de acero y a los diferentes productos (perfiles y chapas) utilizables. El Artculo 29 especifica los medios de unin utilizables, y el Artculo 30 se refiere a los sistemas de proteccin necesarios.

Artculo 26.

Caractersticas de los aceros

26.1. Composicin qumicaLa composicin qumica de los aceros utilizables para la fabricacin de perfiles y chapas para estructuras de acero ser la especificada en el apartado que corresponda, segn el tipo de acero, en el Artculo 27.

26.2. Caractersticas mecnicasA los efectos de esta Instruccin, las caractersticas fundamentales que se utilizan para definir la calidad de los aceros son las siguientes: Diagrama tensin-deformacin (carga unitaria-deformacin) Carga unitaria mxima a traccin o resistencia a traccin (fu) Lmite elstico (fy) Deformacin correspondiente a la resistencia a traccin o deformacin bajo carga mxima (mx) e) Deformacin remanente concentrada de rotura (u) f) Mdulo de elasticidad (E) a) b) c) d)

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Instruccin EAE. Captulo VIg) Estriccin (Z) expresada en porcentaje h) Resiliencia (KV) i) Tenacidad de fractura Los fabricantes debern garantizar, como mnimo, las caractersticas indicadas en b), c), d), e), f) y h)

ComentariosEl diagrama tensin-deformacin del acero se representa en la figura 26.2

Figura 26.2: Diagrama tensin-deformacin del acero El lmite elstico fy se define como la carga unitaria correspondiente a una deformacin remanente del 0,2 por 100. Este valor suele coincidir con el del escaln de cedencia en aquellos aceros que lo presentan. La deformacin remanente concentrada de rotura se evala midindola sobre una base que incluye la seccin de rotura y zonas adyacentes, por lo que resulta afectada por una posible estriccin. La estriccin se define como:

Z=

Ai Au 100 Ai

siendo Ai y Au, respectivamente, las secciones rectas, inicial y de rotura. La resiliencia del acero es la energa absorbida en el ensayo de flexin por choque sobre probeta Charpy. La tenacidad de fractura de un acero define la resistencia del material a la rotura frgil, es decir, sin deformacin plstica apreciable. Esta caracterstica del acero puede obtenerse de una manera

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Instruccin EAE. Captulo VIrigurosa mediante ensayos de Mecnica de Fractura. En general, sin embargo, no es preciso acudir a tales ensayos, siendo suficiente evaluar la tenacidad de fractura en trminos de la resiliencia, como se hace en esta Instruccin (32.3).

26.3. Requisitos de ductilidadLos aceros utilizables debern cumplir los siguientes requisitos, al objeto de garantizar una ductilidad suficiente: fu/fy 1,10 u 0,15 mx 15 y Siendo u la deformacin remanente concentrada de rotura medida sobre una base de longitud 5,65 Ao , donde Ao es la seccin inicial y y la deformacin correspondiente al lmite elstico, dada por y = 0,002 + fy/E, siendo E el mdulo de elasticidad del acero, para el que puede tomarse el valor convencional de 210.000 N/mm2, salvo que se diponga de resultados procedentes de ensayos del acero.

26.4. Caractersticas tecnolgicasLa soldabilidad es la aptitud de un acero para ser soldado mediante los procedimientos habituales sin que aparezca fisuracin en fro. Es una caracterstica tecnolgica importante, de cara a la ejecucin de la estructura. La resistencia al desgarro laminar del acero se define como la resistencia a la aparicin de defectos en piezas soldadas sometidas a tensiones de traccin en direccin perpendicular a su superficie. Para evitar el desgarro laminar, se deber reducir en lo posible dichas tensiones mediante un proyecto adecuado de los detalles constructivos correspondientes y analizar si es preciso emplear aceros poco susceptibles a este defecto, tales como los aceros con resistencia mejorada a la deformacin en la direccin perpendicular a la superficie del producto, indicados en 27.2.5. La aptitud al doblado es un ndice de la ductilidad del material, y se define por la ausencia o presencia de fisuras en el ensayo de doblado. La aptitud al doblado es una caracterstica opcional que debe verificarse slo si lo exige el Pliego de Prescripciones Tcnicas del Proyecto o si lo indica el pedido.

ComentariosLa fisuracin en fro en la zona soldada puede producirse por una combinacin de los siguientes factores: existencia de hidrgeno, que puede difundirse en el metal de aportacin; estructura frgil de la zona afectada trmicamente por la soldadura; y concentraciones importantes de tensiones de traccin en la unin soldada. De acuerdo con el Articulado, deben elegirse las condiciones de soldeo y el nivel de soldabilidad, para cada tipo de acero, en funcin de los requisitos de producto, de su espesor, del proceso de soldeo, de la energa aportada a la soldadura, de la eficiencia de los electrodos y de las caractersticas del metal de aportacin.

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Instruccin EAE. Captulo VIEn la figura 26.4 se recogen ejemplos de mejora de detalles constructivos a los efectos de la resistencia al desgarro laminar.

Figura 26.4: Mejora de detalles constructivos

26.5. Determinacin de las caractersticas de los aceros26.5.1. Composicin qumica

En cuanto a composicin qumica del acero, los contenidos ms importantes son los de los elementos que aparecen en la expresin del valor del carbono equivalente (definido en 26.5.5), as como los contenidos en fsforo y azufre, cuya limitacin obedece a la necesidad de minimizar las inclusiones. La determinacin de la composicin qumica se efectuar mediante los mtodos especificados en la norma UNE correspondiente al tipo de acero. 26.5.2. Caractersticas de traccin

La determinacin de las caractersticas mecnicas de traccin (fu, fy, mx, u, E) se efectuar mediante el ensayo de traccin normalizado en UNE 7474-1:1992. La determinacin de la estriccin (Z) se realizar a partir de las secciones rectas, inicial y de rotura, de la probeta sometida al ensayo de traccin, mediante la expresin indicada en 26.2. 26.5.3. Resiliencia

La determinacin de la resiliencia se efectuar mediante el ensayo de flexin por choque sobre probeta Charpy normalizado en UNE 7475-1:1992.

ComentariosLa resiliencia, medida en julios (J), se determina mediante el ensayo, a una temperatura prefijada, de una probeta entallada normalizada. Frecuentemente, las normas de producto exigen que las

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Instruccin EAE. Captulo VIprobetas absorban una energa de impacto mayor que 27 J a una temperatura de ensayo prefijada. A dicha temperatura se le denomina entonces T27J.

26.5.4.

Tenacidad de fractura

La determinacin rigurosa de la tenacidad de fractura se efectuar, en los casos especiales en que se requiera, mediante ensayos especficos de Mecnica de Fractura, que debern realizarse en laboratorios especializados. 26.5.5. Soldabilidad (carbono equivalente)

El parmetro fundamental de los aceros desde el punto de vista de la soldabilidad es el valor del carbono equivalente (CEV) que se establece para cada tipo de acero. El valor del carbono equivalente se define mediante la siguiente expresin en la que los contenidos de los elementos qumicos indicados se expresan en tanto por ciento:

CEV = C +

Mn Cr + Mo + V Ni + Cu + + 6 5 15

No obstante, se considerar que se cumple el requisito de soldabilidad en un acero cuyo valor del carbono equivalente supere al establecido en esta Instruccin para el mismo, si se demuestra documentalmente la soldabilidad del acero con el mtodo de soldeo que se va a utilizar, de acuerdo con las siguientes Normas: para el soldeo por fusin, se deben cumplir las UNE-EN 288-1:1993 y UNE-EN 288-1/A1:1997; para el soldeo por arco, se deben cumplir las UNE-EN 288-2:1993 y UNE-EN 288-2/A1:1997. 26.5.6. Caractersticas de doblado

La determinacin de la aptitud al doblado se efectuar comprobando la ausencia de fisuras en el ensayo de doblado simple, normalizado en UNE 7472:1989. 26.5.7. Resistencia al desgarro laminar

La comprobacin de que un acero es resistente al desgarro laminar se efectuar mediante la obtencin de la estriccin en el ensayo de traccin, debiendo cumplirse lo especificado en la tabla 27.2.5.

Artculo 27.

Tipos de acero

Esta Instruccin contempla los siguientes tipos de acero utilizables en perfiles y chapas para estructuras de acero: Aceros laminados en caliente. Se entiende por tales los aceros no aleados, sin caractersticas especiales de resistencia mecnica ni resistencia a la corrosin, y con una microestructura normal. Aceros con caractersticas especiales. Se consideran los siguientes tipos: a. aceros normalizados de grano fino para construccin soldada b. aceros de laminado termomecnico de grano fino para construccin soldada c. aceros con resistencia mejorada a la corrosin atmosfrica (aceros autopatinables). d. aceros templados y revenidos

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Instruccin EAE. Captulo VIe. aceros con resistencia mejorada a la deformacin en la direccin perpendicular a la superficie del producto. Aceros conformados en fro. Se entiende por tales los aceros cuyo proceso de fabricacin consiste en un conformado en fro, que les confiere unas caractersticas especficas desde los puntos de vista de la seccin y la resistencia mecnica.

27.1. Aceros laminados en calienteLos aceros laminados en caliente utilizables a los efectos de esta Instruccin son los que corresponden a los tipos y grados recogidos en la tabla 27.1aTabla 27.1a: Aceros laminados en caliente

Tipo Grado JR J0 J2 K2

S 235 S 235 JR S 235 J0 S 235 J2 -

S 275 S 275 JR S 275 J0 S 275 J2 -

S 355 S 355 JR S 355 J0 S 355 J2 S 355 K2

Se admiten los estados de desoxidacin FN (no se admite acero efervescente) y FF (acero calmado) El valor del carbono equivalente (CEV) basado en el anlisis de colada deber cumplir la tabla 27.1b.Tabla 27.1b: CEV mximo

Tipo S 235 S 275 S 355

30 0,35 0,40 0,45

Espesor nominal de producto t (mm) 30 < t 40 40 < t 150 0,35 0,38 0,40 0,42 0,47 0,47

150 < t 250 0,40 0,44 0,49

Los porcentajes de fsforo y azufre, en el anlisis de producto, debern cumplir la tabla 27.1.cTabla 27.1c: Contenidos mximos en P y S

Tipo S235 JR, S275 JR, S355 JR S235 J0, S275 J0, S355 J0 S235 J2, S275 J2, S355 J2, S355 K2

P (% mx) 0,045 0,040 0,035

S (% mx) 0,045 0,040 0,035

En la tabla 27.1.d se recogen las especificaciones correspondientes a lmite elstico fy y resistencia a traccin fu para los distintos tipos de aceroTabla 27.1d: Lmite elstico mnimo y resistencia a traccin (N/mm2)

Tipo S 235 S 275 S 355 fy 235 275 355

Espesor nominal t (mm) t 40 fu 360