Tablas de perfiles de acero: qué datos aportan

Cuáles son los datos definidos en las tablas de perfiles de acero laminado y qué significa cada uno de ellos en relación con el cálculo de estructuras.

Las tablas de perfiles metálicos, llamadas también prontuarios, son un elemento básico para diseñar estructuras en acero. Son listas donde aparecen los distintos tipos de piezas de acero laminado junto con sus características geométricas y mecánicas.

¿Cómo se ordenan las tablas de perfiles de acero?

En los prontuarios de perfiles de acero laminado aparecen tres tipos de datos sobre cada uno: sus dimensiones, sus propiedades mecánicas y su peso. A su vez, las propiedades mecánicas aparecen divididas en dos clases: respecto a su eje fuerte y su eje débil. Estos ejes se llaman así porque los perfiles metálicos tienen una simetría diferente dependiendo si consideremos el eje horizontal o el vertical.

La diferencia de comportamiento debido a la forma es especialmente notable cuando se calculan vigas a flexión pura. La flexión es la solicitación en la que más influye el momento de inercia de los perfiles. En algunos, como en los IPE de mayor canto, la inercia en el eje fuerte puede llegar a ser 20 veces mayor respecto de la del eje débil. En este enlace puedes calcular la viga de acero más adecuada a tus necesidades.

Las dimensiones de los perfiles de acero

El primer dato que aparece en los prontuarios de perfiles metálicos es la altura o canto. Es muy importante porque en muchos casos va a definir el nombre, como en el caso de los perfiles IPE, IPN, UPE, UPN y HEB. Si por ejemplo tomamos un perfil del tipo IPE que tenga 300 milímetros de canto su nombre es IPE 300. Por otro lado, si nos indican un perfil UPN 200 ya sabremos que medirá 200 mm de canto.

A continuación, aparecen el resto de medidas: ancho de la base, espesor de las alas y el alma, etc… En resumen, todo lo que necesitaríamos para representar con exactitud el perfil a partir de esos números.

Propiedades mecánicas en las tablas de perfiles de acero

La segunda parte de la tabla se ocupa de las propiedades mecánicas del perfil. Estas representan qué nos puede “ofrecer” cada perfil, y fijándonos en ellas podremos decidir qué tamaño de viga, por ejemplo, necesitaremos. Realmente, estos datos se podrían obtener a partir de la geometría del perfil mediante cálculos de geometría de masas, pero en los prontuarios aparecen directamente esos valores. Esto se traduce en un ahorro de horas y horas para hacer cálculos de estructuras sencillas.

En esta parte se puede ver con claridad la diferencia de comportamiento que tiene una viga según la coloquemos “de pie” o “tumbada”. El eje fuerte siempre es el paralelo a las alas y el comportamiento óptimo de la viga siempre será respecto de ese eje.

Los principales valores que nos indican las tablas son:

• El momento de inercia: depende de cómo está distribuida la masa respecto de su centro de gravedad. Cuanto más alejada esté la masa del centro de gravedad, mayor será la inercia. Como los perfiles tienen la mayor parte del acero concentrado en las alas -que siempre son más anchas que el alma-, una mayor distancia entre alas, y por lo tanto mayor canto, siempre resultará en un mayor momento de inercia.

• El radio de giro toma un papel protagonista cuando se utilizan los perfiles metálicos a modo de pilares ya que, a la hora de calcularlos, el problema más frecuente suele ser debido al pandeo. En los perfiles de acero laminado, un menor radio de giro va asociado a un peor comportamiento a pandeo. Este pandeo también se considera en ambas direcciones.

Veamos por ejemplo qué ocurre cuando cogemos dos perfiles de igual peso pero pero con distintas formas: un HEA 200 y un IPE 300.El perfil con forma de H tiene una forma casi cuadrada y el perfil en forma de I tiene una forma rectangular de proporción 2:1. Sus propiedades, extraídas de las tablas de perfiles de acero son las siguientes:

Como podemos observar, el perfil en I tiene un radio de giro mucho mayor respecto de su eje fuerte y un comportamiento muy bueno respecto a esa dirección. Sin embargo, considerando el eje débil el rendimiento baja muchísimo. Por otro lado, en el perfil con forma de H el radio de giro en el eje fuerte es un poco menor respecto al perfil en I pero a cambio es mayor respecto del eje débil, acercándose así a un comportamiento más bisimétrico .

• El módulo resistente determina la carga que es capaz de aguantar un perfil metálico a flexión, diferenciando si el acero se comporta en régimen elástico o plástico.
• El área a cortante se refiere al área útil con la que podemos contar a la hora de resistir esfuerzos cortantes, ya que por la geometría del perfil no toda la sección trabaja de la misma manera.
• La constante de torsión y el módulo de alabeo se emplean para calcular las deformaciones y tensiones de los perfiles cuando aparecen esfuerzos en torno a un eje longitudinal.

Peso de los perfiles de acero

Por último, el dato del peso es vital para el precio final de la estructura. Para fijar el precio de un perfil metálico hay que considerar la cantidad de acero que se necesita para fabricarlo. Menor cantidad de acero significa un menor peso y, por tanto, mayor ahorro. Por eso, ante varias soluciones posibles para una estructura, siempre será más barata la que use perfiles con menor peso por metro.