material acero estructural

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Propiedades del acero estructural, muy bueno contiene datos importantísimos

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Page 1: Material acero estructural

EL MATERIAL. PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

El Material. Propiedades del acero estructural 1

Propiedades mecánicas del acero (Interesantes bajo el punto de vista estructural)

Productos de acero disponibles en el mercado (Productos laminados en caliente, conformados en frío, productos auxiliares...)

Forma dúctil de rotura del acero. (La rotura deseable, la que avisa, la que mejor se conoce y controla)

Forma frágil de rotura del acero. (La rotura indeseable, menos conocida y menos previsible)

Otras propiedades del acero y sus productos que condicionan su comportamiento. (Soldabilidad, defectos de laminación, tensiones residuales, oxidación, corrosión...)

OBJETIVOS DEL TEMAOBJETIVOS DEL TEMA

NORMATIVA

El Material. Propiedades del acero estructural 2

• Código Técnico de la Edificación (Real Decreto 314/2006 de 17 de marzo).

•Documento Básico SE-A: “Seguridad estructural. Acero”.

• Entró en vigor el día 29 de marzo de 2006.

•Durante los doce meses posteriores a su entrada en vigor se permite la aplicación de la norma anterior de acero NBE EA-95, conjuntamente con la de acciones NBE AE-88

A partir del 29 de marzo de 2007

Nueva normativa sobre acero

Page 2: Material acero estructural

NORMATIVA

El Material. Propiedades del acero estructural 3

Eurocódigos: Esfuerzo unificador en materia de normativa técnica

•EN 1990 EC-0 Bases de diseño estructural

•EN 1991 EC-1 Acciones en estructuras

•EN 1992 EC-2 Proyecto de estructuras de hormigón

••EN 1993 ECEN 1993 EC--3 Proyecto de estructuras de acero3 Proyecto de estructuras de acero

•EN 1994 EC-4 Proyecto de estructuras mixtas de hormigón y acero

•EN 1995 EC-5 Proyecto de estructuras de madera

•EN 1996 EC-6 Proyecto de estructuras de fábrica

•EN 1997 EC-7 Proyectos geotécnicos

•EN 1998 EC-8 Proyecto de estructuras resistentes al sismo.

•EN 1999 EC-9 Proyecto de estructuras de aluminio

•Parte 1: Reglas generales y reglas para edificación

•Parte 2: Puentes

•Parte 3: Torres, mástiles y chimeneas

•Parte 4: Silos, tanques y tuberías

•Parte 5: Pilotes

•Parte 6: Grúas

EurocEurocóódigo 3digo 3

El Material. Propiedades del acero estructural 4

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

Ao Area inicial

lo Base de medida

σ = F/Ao

ε = ∆l/lo

Ensayo de tracción

EN 10002-1:1990

(UNE 7474-92)

El ensayo de tracciEl ensayo de traccióónn

Page 3: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 5

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

fu

fy

fp

εu (12% - 17%) εy (0,11% - 0,17%)

≅ 0,2%

εmáx (18% - 25%)

E

σ

ε

Zona de estricción (no significativa)Rama plástica

Rama de descarga (siempre lineal y

paralela)E

Deformación remanente (no recuperable)

Rama lineal y reversible

Rama reversible no - lineal

Límite elástico convencional

Endurecimiento por deformación

1,5 - 2,0 %

Incremento en el límite elástico del

material

El ensayo de tracciEl ensayo de traccióónn

El Material. Propiedades del acero estructural 6

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

• fp Límite de proporcionalidad

• fy Límite elástico

• E Módulo de elasticidad

• fu Tensión última de rotura (resistencia del material)

• εy Deformación elástica

• εu Deformación correspondiente a la tensión última

• εmax Deformación máxima....

•Linealidad

•Reversibilidad

•Plasticidad

•Endurecimiento por deformación

•Deformación remanente

•Ductilidad.....

Ideas !

Parámetros !

El ensayo de tracciEl ensayo de traccióónn

Page 4: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 7

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

LLíímite elmite eláástico stico ffyy

En Teoría: Punto a partir del cual la curva deja de ser reversible

En la Práctica: Deformación remanente del 2 por mil

El Material. Propiedades del acero estructural 8

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

Si esta zona (4000 mm) alarga hasta rotura, el alargamiento de la barra será:

mmll 110200000

275204000 =⋅⋅=⋅=∆ ε

mmll 55.0200000

2752020 =⋅⋅=⋅=∆ ε

Si esta zona (20 mm) alarga hasta rotura, el alargamiento de la barra será:

TensiTensióón de rotura fn de rotura fuu

Resistencia del material:Resistencia del material:- Designación de aceros.

- Algunas comprobaciones (Esfuerzo axil de tracción)

Page 5: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 9

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

Distancia entre deformaciDistancia entre deformacióón a tensin a tensióón de rotura y deformacin de rotura y deformacióón eln eláástica:stica:- Importantísima propiedad. El acero la tiene, la fundición no.

- Condición necesaria para análisis plástico y mejor aprovechamiento del material.- Se va perdiendo a medida que aumenta la resistencia

σ

E ε

fy

fu

fp

εy εu

fu ≥ 1,20·fy

εu ≥ 20· εy

DuctilidadDuctilidad

El Material. Propiedades del acero estructural 10

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO

DuctilidadDuctilidad

Pérdida de ductili

dad

al aumentar la

resistencia

Julio Martínez Calzón. Construcción mixta hormigón - acero

Page 6: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 11

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Aceros para perfiles laminados y conformados (estructurales)

Aceros para tornillos

Aceros para electrodos

Aceros para conectadores

Aceros para barras de tesado

Aceros para armaduras- Activas

- Pasivas

...

El Material. Propiedades del acero estructural 12

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Clases de acero para perfiles laminados y conformadosClases de acero para perfiles laminados y conformados

f ydepende del e

spesor

de la pieza

Page 7: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 13

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Clases de acero para tornillos, tuercas y arandelasClases de acero para tornillos, tuercas y arandelas

Designación: Clase A.B

fub = A·100 N/mm2

fyb = fub·B/10

El Material. Propiedades del acero estructural 14

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Aceros para conectadores- fy ~ 350 N/mm2

- fu ~ 500 N/mm2

¡Importancia de la ductilidad!

Clases de acero para barras roscadas y conectadoresClases de acero para barras roscadas y conectadores

Aceros para barras roscadas- Conjuntos patentados(barras,

manguitos. tuercas,...)

- fy ~ 800 N/mm2

Page 8: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 15

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

E

σ

ε

fy

fu

fp

Otras propiedades del aceroOtras propiedades del acero

E = 210.000 N/mm2

ν = 0,30

G = E/2·(1+ ν)

α = 12·10-6 ºC-1

ρ= 7.850 kg/m3

Módulo de elasticidad

Coeficiente de Poisson

Módulo elasticidad transversal

Coeficiente de dilatación térmica lineal

Densidad

El Material. Propiedades del acero estructural 16

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en calienteProductos laminados en caliente

Los semiproductos obtenidos del proceso de fabricación del acero se calientan en hornos y se pasan por trenes de laminación(pares de rodillos opuestos girando en sentido contrario) que

conforman la sección transversal deseada

Series IPN-IPE

Series HEA-HEB-HEM

Series UPN

Serie L

Chapas....

Page 9: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 17

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie IPNProductos laminados en caliente. Serie IPN

Perfil de ala estrecha

Cantos habituales de 80 a 600 mm (IPN-80 a IPN-

600) (21)

Caras interiores de las alas inclinadas un 14%

(facilidad de laminación)

Utilizado para piezas a flexión (vigas, viguetas,

correas....)

UNE 36.521 2R 72

El Material. Propiedades del acero estructural 18

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie IPEProductos laminados en caliente. Serie IPE

Perfil de ala estrecha

Cantos habituales de 80 a 600 mm (IPE-80 a IPE-600) (18)

Caras interiores de las alas rectas

A igualdad de peso con IPN: mayor inercia, radio de giro y

módulo resistente

A igualdad de canto con IPN: menor espesor de alma, mayor anchura de ala y menos peso

Para piezas a flexión

UNE 36.526 94

(UNE EN 10.034:1994)

Page 10: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 19

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie HEBProductos laminados en caliente. Serie HEB

Perfil de ala ancha. Serie normal

Cantos habituales de 100 a 600 mm (HEB-100 a HEB-600)

(19)

El canto coincide con la anchura de ala hasta el HEB-

300. Después la anchura permanece constante

Fundamentalmente para elementos comprimidos

UNE 36.527 73

(UNE EN 10.034:1994)

El Material. Propiedades del acero estructural 20

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie HEAProductos laminados en caliente. Serie HEA

Perfil de ala ancha. Serie ligera

Cantos habituales de 96 a 590 mm (HEA-100 a HEA-600) (19)

El canto no coincide con la anchura de ala si bien son

sensiblemente iguales hasta HEA-300

A igualdad de designación con HEB: menores espesores de alas

y alma

Fundamentalmente para elementos comprimidos

UNE 36.528 75

(UNE EN 10.034:1994)

Page 11: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 21

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie HEMProductos laminados en caliente. Serie HEM

Perfil de ala ancha. Serie pesada

Cantos habituales de 120 a 620 mm (HEM-100 a HEM-600) (20)

El canto no coincide con la anchura de ala, siendo las

diferencias mayores que para la serie ligera

A igualdad de designación con HEB: mayores espesores de alas

y alma

Fundamentalmente para elementos comprimidos

UNE 36.529 75

(UNE EN 10.034:1994)

El Material. Propiedades del acero estructural 22

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie UPNProductos laminados en caliente. Serie UPN

Perfil de ala ancha.

Cantos de 80 a 300 mm (UPN-80 a UPN-300) (12)

Caras interiores de las almas inclinadas un 8% (facilidad de laminación)

No coincide el c.d.g. con el c.e.c.

Piezas flectadas (poco) y elementos comprimidos (dos UPN empresillados)

UNE 36.522 2R 72

Page 12: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 23

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie LProductos laminados en caliente. Serie L

Angulares lados iguales.

Lados de 40 a 200 mm con variación de espesor (42)

Designación del perfil: Longitud del lado y espesor en

mm (L40.5, L60.8,...)

Casi exclusivamente para piezas sometidas a esfuerzos

axiles. Elementos triangulados, arriostrados, torres de celosía...

Casquillos en uniones soldadas y atornilladas

UNE 36.531 1R 72

El Material. Propiedades del acero estructural 24

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie LDProductos laminados en caliente. Serie LD

Angulares de lados desiguales

Lados mayores de 40 a 200 mm con variación de espesor (54)

Designación del perfil: Longitud del lado mayor, del lado menor y

espesor en mm (L 75.60.5, L200.100.12,...)

Han caído prácticamente en desuso

UNE 36.532 2R 72

Page 13: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 25

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. Serie TProductos laminados en caliente. Serie T

Sección laminada en forma de T.

Canto y anchura del ala iguales. Desde 40 a 100 mm

(6)

Designación del perfil: Dimensión y espesor en mm

(T 50.6, T80.9,...)

Utilización escasa. En su lugar se usan angulares

pareados o media IPN o IPEUNE 36.533 1R 73

El Material. Propiedades del acero estructural 26

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. RedondosProductos laminados en caliente. Redondos

Perfiles de sección transversal circular maciza laminados en

caliente

Diámetros de 6 a 20 mm (9)

Designación del perfil: Diámetro en mm (φ 6, φ 12, φ 20,...)

Utilización escasa

d

UNE 36.541 2R 76

Page 14: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 27

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. CuadradosProductos laminados en caliente. Cuadrados

Perfiles de sección transversal rectangular

cuadrada laminados en caliente.

Lados de 6 a 20 mm (9)

Designación del perfil: Lado en mm (≠ 8, ≠ 12, ≠ 20,...)

Escasa utilización,...

UNE 36.542 2R 76

d/2

d

El Material. Propiedades del acero estructural 28

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. RectangularesProductos laminados en caliente. Rectangulares

Perfiles de sección transversal rectangular laminados en caliente.

Anchos de 20 a 400 mm y cantos de 4 a 40 mm

Designación del perfil: Ancho y canto en mm

(25.20, 120.10, 300.20,...)

Cartelas, rigidizadores,...

UNE 36.543 80

d

b

Page 15: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 29

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos laminados en caliente. ChapasProductos laminados en caliente. Chapas

Suministrados en bobinas o flejes

Anchuras superiores a 500 mm, espesores entre 3 y 5 mm

Construcción de elementos estructurales de gran

importancia: Vigas o soportes armados para puentes,

depósitos...

Construcción de elementos secundarios: placas bases,

presillas, rigidizadores, cartelas,...

UNE 36.559 2R 92

EN 10.029:1991

EN 10.029/AC:1991

El Material. Propiedades del acero estructural 30

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos conformados en frProductos conformados en frííoo

Se obtienen a partir de chapa de pequeño espesor haciéndola pasar a temperatura ambiente a través de rodillos o plegadoras

que pliegan y conforman la chapa hasta obtener la sección transversal deseada, la cual puede obtenerse con o sin soldadura.

Perfiles huecos cerrados

Perfiles abiertos (L, LD, U, C, Ω, Z,...

Paneles o placas

Page 16: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 31

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos conformados en frProductos conformados en fríío. Perfiles huecos cerradoso. Perfiles huecos cerrados

Redondos, cuadrados y rectangulares

Designados mediante dimensiones de lados y

espesores en mm. Redondos: (φ 40.4, φ 90.5,...), Cuadrados (#90.3, #100.5,...),

Rectangulares (#100.60.4, #120.100.6,...)

Elementos comprimidos fundamentalmente

(soportes)

El Material. Propiedades del acero estructural 32

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos conformados en frProductos conformados en fríío. Perfiles abiertoso. Perfiles abiertos

Perfiles conformados L, LD, U, C, Ω, Z,....

Designados mediante dimensiones de lados y

espesores en mm. (LF 40.3, LF 60.30.3, UF 80.4, CF 180.2.5, OF 60.3.0, ZF

225.2.5,...)

Elementos a flexión (correas, viguetas,...)

Page 17: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 33

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Productos conformados en frProductos conformados en fríío. Paneles, placaso. Paneles, placas

Placas onduladas, grecadas, nervadas,...

Usados como elementos de cobertura, soportes de piso (sólo o con losa de

hormigón a modo de sección mixta o para encofrado perdido),...

Pueden ir recubiertos por aislamientos térmicos y

acústicos

El Material. Propiedades del acero estructural 34

ACERO PARA ESTRUCTURASPRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO

Otros productos utilizados en la construcciOtros productos utilizados en la construccióón metn metáálicalica

Roblones (Rehabilitación de construcciones antiguas)

Tornillos, tuercas y arandelas (uniones atornilladas)

Piezas de acero moldeado (apoyos de grandes piezas, piezas

especiales,...)

Electrodos, metal de aportación (uniones soldadas)

Cables, tirantes,

Conectadores (secciones mixtas)

Pinturas (protección)

Raíles (puentes grúa)

Apoyos elastoméricos...

Page 18: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 35

ACEROS ESPECIALES

Aceros resistentes a la corrosiAceros resistentes a la corrosióónn

OXIDACIÓN

Combinación directa del metal con el oxígeno atmosférico (sin agua)

La película de óxido formada se deposita en la superficie. Si se adhiere al metal y tiene continuidad lo protege

del avance de la corrosión.

La película puede crecer hacia el interior (difusión de oxígeno) o hacia el

exterior (difusión de los átomos del metal).

Lo normal es crecimiento en ambos sentidos hasta equilibrio (la difusión no

puede progresar más)

CORROSIÓN

Combinación directa del metal con electrólitos (medios ionizados como el

agua, soluciones salinas, ácidos, bases,...)

Pérdida de material. El metal se diluye en el electrólito. Pierde iones positivos. Se hace electronegativo

Pares galvánicos. Combinación de metales distintos y electrólitos. El ánodo se corroe. El cátodo no.

Impurezas, tensiones residuales, aireación diferencial, irregularidades,..

Favorecen la corrosión.

El Material. Propiedades del acero estructural 36

ACEROS ESPECIALES

Aceros resistentes a la corrosiAceros resistentes a la corrosióónn

ACEROS “COR-TEN”

Acero “autopatinables”. Aleantes en la composición (Cu) que producen una capa superficial (pátina) impermeable

impidiendo la profundización de la corrosión

No se pintan ni protegen. Conservación económica. Uniformidad

estética.

Pensar los detalles para evitar que escorrentías de agua arrastren material

protector y ensucien otras zonas.

Page 19: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 37

ACEROS ESPECIALES

Aceros QSTAceros QST

Del tren de laminación

duchas

850ºC Temple Auto-revenido600ºC

ACEROS QST

“Quenched Self-Tempered” Templados y

autorevenidos

Se buscan propiedades mecánicas favorables actuando no sobre la

composición sino sobre la estructura metalográfica.

Control intenso del proceso (velocidades de

paso y enfriamiento, cortina de agua, temperaturas...)

Marca comercial HISTAR

El Material. Propiedades del acero estructural 38

ACEROS ESPECIALES

Aceros TermomecAceros Termomecáánicosnicos

ACEROS TERMOMECÁNICOS

La última pasada por el tren de laminación se produce cuando

el perfil ha disminuido su temperatura

El paso por los rodillos produce la deformación “en frío” de las

capas superficiales, orientando la estructura metalográfica

Al igual que en los QST un tratamiento térmico posterior

(calentamiento, soldadura,..) puede acabar con la estructura

metalográfica favorable.

Page 20: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 39

ACEROS ESPECIALES

ACEROS DE ALTO LÍMITE ELÁSTICO

Perfiles y chapas de mayor límite elástico que los

convencionales

Fe E 460. fy = 460 N/mm2

fu = 600 N/mm2.

Para casos especiales donde la rigidez no sea

determinante.

Aceros de Alto LAceros de Alto Líímite Elmite EláásticosticoReducción de ductilidad

El Material. Propiedades del acero estructural 40

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

SoldabilidadSoldabilidad

“Facilidad que presenta un acero determinado para poder ejecutar en él una soldadura correcta”

PROBLEMAS

Algunos aceros exigen procesos más complejos para soldar bien

Soldaduras incorrectas → Defectos

Consecuencias de los defectos (Fatiga, Rotura Frágil....)

PARÁMETROS

Se investiga sobre los parámetros que influyen en la facilidad de soldadura

Carbono equivalente. Influencia de la composición química en la soldabilidad

1556CuNiVMoCrMn

CCEV

++

++++=

≤ 0,41 para S235 y S275

≤ 0,47 para S355

Page 21: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 41

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

SoldabilidadSoldabilidad

PRECAUCIONES

Hacer las cosas bien. (10.3 “Soldeo” DB SE-A)

DETALLES

DIMENSIONES,TIPOS

SECUENCIA DESOLDEO

ESPECIFICACIONES,PRECAUCIONES

PLAN DE SOLDEO

ENSAYOS

PROCEDIMIENTO

CERTIFICADOS

EXPERIENCIA

SOLDADORES

CUALIFICACIÓN

SUPERFICIES YBORDES

FIJACIÓN DE COMPONENTESACCESIBILIDAD, TOLERANCIAS

PRECALENTAMIENTO

PREPARACIÓN TIPOS DE SOLDADURA

SOLDEO

El Material. Propiedades del acero estructural 42

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Desgarro laminarDesgarro laminar

Las burbujas en el interior del material se

aplastan al paso por los trenes de laminación.

Las burbujas toman forma laminar y tienden a

separar el material en hojas

Page 22: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 43

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Desgarro laminarDesgarro laminar

Defecto peligroso en elementos sometidos a tracciones perpendiculares

al plano de laminación.

El Material. Propiedades del acero estructural 44

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Tensiones residualesTensiones residuales

En perfiles laminados en caliente...

300 mm

ealma = 10 mm

eala = 20 mm

Estos 10 cm2 tienen 120 mm en contacto con la

atmósfera

Estos 10 cm2 tienen 200 mm en contacto con la

atmósfera

Estos 10 cm2 tienen 106 mm en contacto con la

atmósfera

Enfriamiento diferencial tras la laminación. Centro

de alma y extremos de alas se enfrían antes que

el resto al tener más perímetro por el que

irradiar calor

Page 23: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 45

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Tensiones residualesTensiones residuales

En perfiles laminados en caliente...

Los puntos que enfrían antes contraen sin dificultad (las otras zonas, aún calientes, no

oponen resistencia)

Cuando enfrían los puntos en zonas de intersección alas-alma, las otras zonas (ya frías)

coartan su contracción.

En las zonas de intersección alas-alma aparecen tracciones y en los extremos de alas y

centro de alma se comprimen

La distribución de tensiones es autoequilibrada(resultante nula) puesto que no hay esfuerzos

aplicados en la sección

Ala

Alma

El Material. Propiedades del acero estructural 46

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Tensiones residualesTensiones residuales

En perfiles laminados en caliente...

Las tensiones residuales pueden alcanzar valores muy elevados

Las tensiones residuales no influyen en la capacidad de la pieza, más que en

elementos comprimidos.

Aumentan las deformaciones de la sección cuando las solicitaciones se

aproximan a las que producen la plastificación de la sección.

Se pueden reducir mediante tratamientos térmicos de alivio (someter a la pieza a ciclos térmicos controlados

en grandes hornos)

Page 24: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 47

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Tensiones residualesTensiones residuales

En perfiles conformados en frío...

Las fibras exteriores alcanzan la plastificación al pasar por los

rodillos de la plegadora. Al salir permanecen deformadas

Las fibras interiores permanecen con tensiones elásticas. Al salir del rodillo no pueden recuperar

su longitud inicial

El Material. Propiedades del acero estructural 48

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS

Tensiones residualesTensiones residuales

En uniones soldadas...

En las zonas próximas a los cordones de soldadura se originan tensiones residuales de tracción al enfriarse y no poder contraerse libremente. Las zonas más alejadas de los

cordones quedan comprimidas al oponerse a dicho acortamiento.

Ala

Alma

Viga armada

Cajón soldado

Cordones de soldadura

Page 25: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 49

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Colapso de los puentes sobre el Canal Alberto en

Bélgica.

Rotura del casco de los buques tipo “Liberty” durante la

Segunda Guerra Mundial.

Roturas bruscas sin deformaciones plásticas de aviso

(sin estricción observable)

Se producen frecuentemente con temperaturas bajas.

Son más frecuentes en estructuras soldadas.

Fallos repentinos en puntos que sin embargo están sometidos a tensiones moderadas o bajasmoderadas o bajas.

DefiniciDefinicióónn

El Material. Propiedades del acero estructural 50

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Propagación repentina de una fisura inicialmente mínima.

Se alcanzan importantes velocidades de propagación

La rotura comienza en zonas puntuales tales como

entallas, cruce de cordones de soldaduras, taladros, cambios

bruscos de sección...

DefiniciDefinicióónn

Page 26: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 51

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Al microscopio, las superficies de rotura tienen un aspecto granular

orientado en forma de espiga cuyos vértices apuntan hacia el comienzo

de la rotura.

A veces se manifiesta la rotura frágil tras cargas de impacto sobre la

estructura.

DefiniciDefinicióónn

El Material. Propiedades del acero estructural 52

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Resiliencia. Ensayo Resiliencia. Ensayo CharpyCharpy

Péndulo Charpy

Probeta normalizada

UNE 7.475-1 92

EN 10045-1:1990En el ensayo se mide la energía consumida en romper la probeta normalizada en julios (J).

La energía consumida se mide en función de la diferencia entre la altura a la que se suelta la maza

y la que alcanza tras romper la probeta

Resiliencia: Energía consumida

entre la sección útil de la probeta (J /cm2)

Depende de la temperatura.

Rotura dúctil a temperaturas altas

Rotura frágil a bajas temperaturas

Page 27: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 53

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Temperatura de TransiciTemperatura de Transicióónn

Temperatura convencional a la cual se alcanza un nivel de energía preestablecido. UNE establece 27 Julios. (Temperatura a la cual el aspecto de la superficie

de rotura en el ensayo Charpy es 50% dúctil y 50% frágil)

Este acero consume los 27 Julios a partir de -50ºC. Es poco sensible a la

rotura frágil

Este acero consume los 27 Julios a partir de -20ºC.

Este acero consume los 27 Julios a partir de 0ºC. Es el más sensible a la

rotura frágil

DB SE-A T (ºC)

JR +20ºC

JO 0ºC

J2G3 -20ºC

El Material. Propiedades del acero estructural 54

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Factores que intervienen en la rotura frFactores que intervienen en la rotura fráágilgil

No nos interesa establecer la resistencia del material frente a la rotura frágil sino asegurar que dicha resistencia va a ser superior que la que el

material tiene frente a la rotura dúctil.

Temperatura

Velocidad de carga

Aceros de alto límite elástico

Estados tensionales complejos

Tipo de Acero

DIRECTOSAumentan la resistencia a rotura dúctil

Factores que producen estados tensionales complejos

Factores que modifican el tipo de acero

INDIRECTOSSon la causa de los directos

FACTORES ROTURA FRÁGIL

Page 28: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 55

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Factores directosFactores directos

Alto límite elástico(resistencia a rotura dúctil > a rotura frágil)

Estados tensionales complejos:- estado tensional unidimensional :

rotura dúctil con estricción

- estado tensional bi o tridimensional: no hay posibilidades de estricción

El Material. Propiedades del acero estructural 56

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Factores directosFactores directos

Temperatura

Tipo de acero : (composición y estructura metalográfica)

Impactos

Page 29: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 57

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Factores indirectosFactores indirectos

Factores que producen estados biaxiales:- Entallas geométricas

- Entallas metalúrgicas

- Cruce de cordones

- Cordones perpendiculares a los esfuerzos

- Espesor

Factores que modifican el tipo de acero :- Soldadura

- Oxicorte

El Material. Propiedades del acero estructural 58

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

200 250 300 350 400 450 500100

50

0

50

100

Grado JR (+20ºC)Grado JO ( +0ºC)Grado JRG2(-20ºC)

VARIACION DE LA TEMPERATURA DE SERVICIO

Tensión de Límite Elástico (N/mm2)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Tipo de acero- Límite

Elástico

- Grado

Temperatura

Factores NormativaFactores Normativa

Page 30: Material acero estructural

El Material. Propiedades del acero estructural 59

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO

Factores NormativaFactores Normativa

10 15 20 25 30 35 40 45 5050

0

50

100

Carga LentaImpactos

VARIACION DE LA TEMPERATURA DE SERVICIO

Espesor (mm)

Tem

pera

tura

(ºC

)

Ejecución

Espesor

Velocidad de carga