Método para seleccionar el grado de acero estructural

En este post vamos a explicar un método para seleccionar el grado de acero estructural, aspecto que a menudo queda en el tintero, y haremos, además, un ejemplo para verificar su aplicación.

GRADO DE ACERO

Cuando se designa un acero estructural, por ejemplo S275JR, tenemos claro que S indica que es un acero estructural, 275 indica el límite elástico en MPa, ¿pero qué hay de las últimas letras?

Pues bien, las últimas letras corresponden al grado obtenido en el ensayo de resiliencia (energía mínima absorbida en el ensayo longitudinal de flexión por choque del péndulo Charpy) a distintas temperaturas.

 

Los grados que se obtienen según las energías absorbidas a distintas temperaturas son:

  • JR: 27 J a temperatura +20ºC
  • J0: 27 J a temperatura 0ºC
  • J2: 27 J a temperatura -20ºC
  • K2: 40 J a temperatura -20ºC

Pero…¿con qué grado nos quedamos?

La soldabilidad es creciente conforme aumenta el grado del acero (el grado JR se aplica en construcción ordinaria y el K2 para exigencias especiales de soldabilidad, aparte por supuesto del incremento de resistencia y resiliencia). En obras convencionales, se selecciona por tanto JR.

Ahora bien. Es muy importante limitar el espesor de acero laminado en caliente para garantizar la tenacidad a la fractura suficiente de forma que se garantice el comportamiento dúctil.

Esto se hace a partir de la tabla del artículo 32.3 de la EAE en función precisamente del tipo de acero, de su grado y de la temperatura de referencia, que se obtiene a partir de:

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A continuación se muestra un ejemplo del manejo de la tabla:

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Imaginemos que tenemos una viga biapoyada IPE-500 de 8 m de luz, con un acero S275 que ha de soportar una carga característica de 50 kN/m. Considerar una temperatura mínima de servicio T0=-35ºC.

La temperatura de referencia viene dada por:

Tref=-35-5-0-0=-40ºC

(Se ha considerado la pérdida por radiación de-5ºC, que la tasa de deformación es igual a la de referencia 0º y que se trata de un perfil laminado en caliente 0º)

Por tratarse de una viga biapoyada, el momento flector viene dado por:

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En la tabla la tensión de referencia se da normalizada como un porcentaje del límite elástico normal del acero. Puede considerarse que:

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En la expresión anterior se considera el espesor mayor (alas) como más desfavorable.

Por tanto la proporción es:

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Por cercanía, consideraremos 0.75·fy(t) ya que el valor se encuentra directamente en la tabla. Si no fuese así, podría interpolarse.

Entrando también con la temperatura de referencia de -40ºC se determina que para un grado JR, el espesor máximo serían 20 mm. Las alas son de 16 mm, por lo que el grado JR sería válido.

Como podemos ver, el espesor mínimo puede ser limitante y puede llevar a considerar un grado superior para, de esta forma, permitir un espesor mayor de sección.

Espero tengáis esto en cuenta cuando tengáis un proyecto en climas relativamente extremos y espesores de chapa importantes.

Fuente: Instrucción del acero estructura EAE.


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Flecha-roja

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Ingeniero Industrial. Consultor de estructuras.

3 Responses to Método para seleccionar el grado de acero estructural

  1. José Manuel dice:

    Muy buen post David

  2. Ángel Ibáñez dice:

    Muy bueno éste y otros post que voy leyendo en vuestra página. Hay alguna forma de descargarlos en .pdf? Muchas gracias!!

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