Análisis de las características y tipos de acero laminado estructural, un material que tiene ciertas características mecánicas particulares que lo hacen óptimo para la construcción.
El acero es básicamente hierro con carbono. La cantidad de carbono es el parámetro fundamental de su composición química para su soldabilidad.
Mecánicamente es un material simétrico -tiene las mismas propiedades en tracción y en compresión-, isótropo -sus propiedades mecánicas son las mismas en cualquier dirección del espacio- y con propiedades elásticas constantes independientes de su resistencia. Esto último supone que todos los aceros tienen la misma rigidez, lo que explica por qué el acero más conveniente para construir no tiene por qué ser el más resistente.
El acero laminado se produce a partir del arrabio, que es la masa de acero fundida con un cierto grado de viscosidad que permite darle una primera forma regular, y con una cantidad muy grande de carbono. Así se puede pasar por los rodillos que dan forma a la sección, sean planchas o perfiles abiertos. Por laminado no se pueden hacer secciones cerradas ni tampoco el acero se puede perfilar por extrusión, al contrario que el aluminio.
El efecto del laminado en la masa de acero es que, por así decir, hace la masa direccional, es decir, altera en algo su isotropía. Esto se revela en que la tensión que resiste el acero ya laminado en la dirección transversal al laminado pueda ser algo menor que la que resiste en la dirección del mismo.
La designación estructural del acero comienza con la letra S (steel, en inglés). A continuación se indica la resistencia característica en el límite elástico en MPa y una serie de letras. Éstas indican el grado del acero, que se refiere a su resiliencia y a su grado de soldabilidad. La resiliencia es la capacidad de un material de ser hendido y recuperar su estado original. La soldabilidad es la disposición del material a ser soldado con mayor o menor facilidad.
Los tipos de acero laminado estructural en caliente más empleados en edificación según su resistencia son del S235, S275,S355 y S420, con resistencias en el límite elástico desde 235 MPa hasta 420 MPa. Y según el grado se diferencian en JR, J0, J2 y K2, de menor grado a mayor grado. La combinación de las dos características da como lugar a la siguiente tabla:
El grado JR es el de uso más común, y a medida que las exigencias de soldabilidad aumentan, se puede llegar hasta el K2. Este último es de uso en elementos de chapas soldadas de gran espesor.
El acero laminado tiene una densidad de 78,50 kN/m3 y un módulo de elasticidad de 210.000 MPa, independientemente de su resistencia. Si el acero que empleamos es muy resistente, su deformación también será muy alta, lo que implica desplazamientos de la estructura también muy altos. En los elementos en flexión -vigas, especialmente- una de las limitaciones más severas es el desplazamiento vertical en servicio. Si el canto que podemos dar a una viga está limitado, habrá también un límite de la deformación del acero. Consecuentemente, se limita su tensión de trabajo. Por tanto, si la limitación acaba por coartar la tensión del acero, no tiene sentido emplear un acero que resista más que la máxima tensión a la que puede trabajar. El incremento de resistencia no aporta nada: ni más capacidad resistente ni ahorro de material.
Esta es la razón por la que, de entre todos los tipos de acero laminado estructural, el de uso más común sea el S275. Es el que, para las condiciones habituales en edificación, presenta una resistencia que se puede agotar sin deformaciones excesivas.
Otra limitación de la tensión de trabajo del acero es la debida a la inestabilidad local de las secciones. La inestabilidad local de las secciones no es debida a la capacidad resistente máxima del acero. Se refiere a que si una sección está compuesta por elementos muy esbeltos -chapas de poco espesor pero con longitudes importantes- antes de que el material haya llegado a agotar su capacidad resistente se produce la inestabilidad local de la chapa de la sección por la compresión a que se ve sometida.
Como la compresión de las chapas de acero se produce en perfiles en flexión -sólo en la zona comprimida- y a compresión, el efecto debe ser tenido en cuenta en ambos casos. La inestabilidad local de las chapas está ligada a la tensión que adquiera el acero. Por tanto, sucede como en el caso de las deformaciones: no siempre es posible agotar la capacidad resistente del material y, en tales casos, emplear un acero muy resistente es un desperdicio.
Para saber cuándo se produce esta inestabilidad local es para lo que se clasifican las secciones de acero en cuatro clases, numeradas de la 1 a la 4. Las clase 1 son secciones muy macizas en las que el material puede desarrollar toda su capacidad resistente y toda su deformación plástica sin que se produzca inestabilidad. En el extremo opuesto, las de clase 4 son secciones de chapas muy finas que no permiten al material llegar ni siquiera su límite elástico, porque antes se ha producido la inestabilidad local.
Cómo se puede calcular la tensión que deposita en el terreno una zapata rígida La comprobación de la tensión bajo una zapata suele hacerse suponiendo
Desarrollada con dedicación exclusiva por Euteca, la consultora de estructuras líder del mercado hispano
Calcular rehabilitación de cimentaciones
Calcular rehabilitación de muros
Calcular rehabilitación de forjados
Calcular zapatas
Calcular muros de contención de sótano
Calcular estructuras de acero
Calcular estructuras de hormigón
Calcular estructuras de madera
Calcular pilares
Calcular pórticos
3 comentarios en “Tipos de acero laminado estructural”
Me parece un artículo excelente y clarificador
Muchas gracias por el comentario!
Excelente artículo gracias por compartir.