Acero Estructural

Definición

El acero estructural se refiere al grupo de materiales de acero diseñados para su uso específicamente para la construcción de todo tipo de estructuras, edificios y para componentes de máquinas industriales. El acero estructural también conocido como acero de construcción y tiene una forma, composición química y resistencia adecuadas para cumplir este propósito. Estos parámetros y su almacenaje están regulados por estándares particulares en la mayoría de los países industrializados.

Acero Estructural

Composición del acero estructural

Los aceros estructurales son producto que se conforman mediante la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos como el silicio, fósforo, azufre, magnesio y oxígeno, que se encargan de aportarles características específicas a este material. Cuanto más carbono se añade a la aleación, se obtiene una mayor resistencia y disminuye la ductilidad del producto acabado. Las propiedades del acero estructural hacen que sea un material perfecto para vigas, pilares y otros elementos que forman la estructura de los edificios.

Fabricación del acero estructural

La creación de los aceros estructurales comienza cuando el mineral de hierro crudo se tritura y clasifica. Se sigue una serie de procesos de refinación que están diseñados para conseguir las mejores calidades de hierro, por lo general de alrededor del 60 % de pureza. Por su parte, el mineral se somete a un alto horno desde la parte superior para calentarlo. El aire caliente se inyecta en el horno desde el fondo. La reacción como resultado de este proceso elimina las impurezas a medida que el hierro puro se hunde en el fondo del horno.

Posteriormente, el hierro fundido se extrae y se calienta nuevamente para permitir la inclusión de otras sustancias, tales como manganeso, que le aportará diferentes propiedades al producto de acero terminado. En tanto, los productos que se le añadan pueden aumentar la fuerza, lograr que el acero sea más o menos dúctil, así como optimizar la economía de uso.

hierro
Hierro
componentes acero
Carbono

Propiedades del acero estructural

Dentro de las propiedades mecánicas con las que cuenta el acero estructural son su esfuerzo de fluencia y la resistencia a la tensión. Además de que es un producto que tiene una gran ductilidad y la resistencia a la fractura, así como se destaca por su composición química, metalurgia y soldabilidad. En términos generales, los tipos de acero funcionales para las estructuras para perfiles y chapas, son aceros laminados en calientes, con características especiales y aceros conformados en frío.

En cuanto a la ductilidad de los aceros estructurales se refiere a la capacidad de los materiales para soportar grandes deformaciones sin presentar fallas cuando se someten a grandes esfuerzos de tensión. Por ello el acero estructural puede sufrir grandes presiones, que puede influir en su forma original, sin que la estructura se colapse y rompa.

La resistencia del acero estructural brinda una gran firmeza, esta propiedad permite que se utilice en las estructuras con un eficiente desempeño. El acero estructural tendrá un buen soporte a grandes pesos, sin que su forma se modifique.  Además de que proporciona una mayor seguridad a las estructuras, sobre todo para las que son propensas a sufrir esfuerzos por sobrecarga o desastres naturales como sismos, huracanes y vientos fuertes. 

Otras de las propiedades con las que cuentan los aceros estructurales es su soldadura, pues este tipo de acero tiene la ventaja de llevar a cabo uniones o conexiones mediante la soldadura fácilmente. Por otro parte, el acero estructural no cambia de apariencia, pues dispone de una eficiente durabilidad que puede conservarse al contar con un mantenimiento correcto o al aplicarle a u recubrimiento o pintura en la parte exterior para evitar la presencia de la corrosión, con esto se puede lograr que una estructura de este tipo dure un tiempo indefinido. En el caso de grandes puentes construidos con acero estructural, esta característica es un gran beneficio.

La tenacidad es una característica de los aceros estructurales hace referencia a la resistencia, puesto que se trata de un material que tiene la capacidad de absorber energía en grandes cantidades. En condiciones de impacto, este acero puede soportar su forma sin llegar a sufrir roturas.

Normas

Estándar (EE.UU)

Estas normas se aplican en los aceros que se utilizarán para la construcción de edificios en los EE. UU. Se basan en aleaciones estándar identificadas y especificadas por ASTM International. Estos aceros cuenta con una identificación de aleación que comienza con A y luego dos, tres o cuatro números. Los grados de acero AISI de cuatro números que se empelan convencionalmente para la ingeniería mecánica, las máquinas y los vehículos son una serie de especificaciones completamente diferente. 

La norma ATSM es la que se utiliza internacionalmente para designar y regular la calidad de aceros de construcción y estructurales que se comercializan en barras de construcción corrugadas y lisas, perfiles estructurales, perfiles comerciales, placa y láminas. Esta norma garantiza las propiedades mecánicas mínimas y soldabilidad de los aceros, puesto que su uso está orientado a al sector de la construcción y estructuras metálicas (remachadas, soldadas o empernadas)

En este sistema la estructura de codificación de los aceros se efectúa de la siguiente manera;

  • ATSM Material normalizado por American Society for Testing and Materials
  • Código de la norma: Sistema inglés y sistema métrico (número arbitario)
  • Grado de acero: Límite de fluencia mínimo en Ksi
  • Años de adopción de la Norma
  • Revisión (último año)

Estándar Europeo

Los aceros que se disponen en toda Europa tienen especificaciones concretas para cumplir con la norma europea EN 1002. Sin embargo, muchas normas nacionales también siguen en vigor. Los grados típicos de estos productos se determinan como ‘S275J2’ o ‘S355K2W’.  La ‘S’ se refiere al acero estructural en lugar de acero de ingeniería. Mientras que los números 275 o 355 denotan el límite elástico en newtons por milímetro cuadrado o el equivalente en megapascales.

En el caso de la J2 o K2 se trata de la tenacidad de los materiales por referencia a los valores de la prueba de impacto Charpy. Finalmente la ‘W’ consiste en el acero resistente a la intemperie. Cabe mencionar que se pueden utilizar más letras para designar el acero de grano fino (‘N’ o ‘NL’); acero templado y revenido (‘Q’ o ‘QL’); y acero laminado termo mecánicamente (‘M’ o ‘ML’).

Tipos de acero estructural

Los tipos disponibles de acero estructural se determinan en una variedad de estándares que se publican en todo el mundo y también están disponibles una serie de secciones transversales especializadas y patentadas. 

  • Viga en I conocida como sección transversal en forma de I. En Gran Bretaña se incluyen vigas universales (UB) y columnas universales (UC). Por su parte, en Europa se incluyen secciones IPE, HE, HL, HD y otras. En EE. UU. Incluye Wide Flange (WF o W-Shape) y secciones H  
  • Forma de Z. Se caracteriza por sus lados desiguales.
  • Forma HSS. Se le conoce como un estructural hueca SHS (sección hueca estructural) conforma secciones transversales cuadradas, rectangulares, circulares.
  • Ángulo. Se refiere a una sección transversal en forma de L. 
  • Canal estructural. Es un acero que tiene forma de  C. 
  • Tee. Se define como una sección transversal en forma de T.
  • Perfil de carril. Es una viga en I asimétrica.
  • Barra. Es una pieza larga de sección rectangular, que no tiene un espero grueso como para considerarla hoja.
  • Varilla. Conocida por su sección redonda o cuadrada de largo en comparación con su ancho.
  • Plate. Consiste en una lámina de metal más grues que 6 mm o 1 / 4  in. 
  • Viga de acero de alma abierta 

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