Universidad Nacional de Chimborazo Escuela de Ingeniería Ingeniería Civil Diseño de estructuras en en Acero I
ACERO El Acero es ásicamente una aleación o cominación de !ierro " carono #alrededor de $%$&' !asta menos de un (')* Al+unas veces otros elementos de aleación específicos tales como el Cr #Cromo) o Ni #Níquel) se a+re+an con propósitos determinados* determinados* ,a que el acero es ásicamente !ierro altamente refinado% su faricación comiena con la reducción de !ierro #producción de arraio) el cual se convierte más tarde en acero* Este no se encuentra lire en la naturalea sino que dee ser procesado para otenerlo*
CLASIFICACIÓN DEL ACERO El acero se clasifica se+ún. Su composición
Su contenido de óxidos
química • No aleados • Semi-aleados • Aleados
• Efervescentes • Semi-calmados • Calmados
Sus propiedades mecánicas • Común • Alta resistencia • Especiales
Su calidad
• Calidad Ordinaria • Calidad para elementos
/O0 S1 CO2/OS3C34N 51623CA •
Aceros no aleados.
El acero puede alearse con distintos elementos químicos que le a"udan a modificar sus propiedades% como por e7emplo el Níquel me7ora su resistencia a la tracción% el 2olideno le da más deformailidad en frío " así diversas propiedades que se pueden otener del Aluminio% Silicio% 2an+aneso% Cromo8 exceptuando claro a elementos da9inos para el acero como lo son el :ósforo " el Aufre* En cuanto a los aceros no aleados% se puede decir que son aceros cu"a cantidad de los materiales anteriormente mencionados es la estándar% es decir no se les !a a9adido nada más de lo que "a los compone* •
Aceros semi-aleados.
Se denomina así al acero al que a su composición química !aitual se la !a a9adido un porcenta7e del (%& al ;$ de los elementos mencionados* mencionados* En estos +rupos están los aceros de los sistemas Cr-2o% Cr-2o-<% ampliamente empleados en las industrias químicas% petroquímicas% termoener+=tica% termoener+=tica% en en tuerías% elementos elementos de calderas de de vapor% etc* •
Aceros aleados. Ana Paulina Ramos Boniaz
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Son aceros cu"os elementos de aleación superan el ;$' de su composición% " se los conoce como aceros al Cromo% al Níquel% al 2an+aneso% etc* /O0 S1 CON>EN3?O ?E 4@3?OS •
Aceros efervescentes.
Son aceros que no !an sido desoxidados por completo antes de ser vertido en moldes8 contiene una cantidad de carono inferior al $%'% es comúnmente utiliado en alamres " c!apas finas* •
Aceros semicalmados.
Este acero !a sido parcialmente desoxidado en su proceso antes de ser vertido en el molde* •
Aceros calmados.
El Acero Calmado o 0eposado es aquel que !a sido desoxidado por completo previamente a la colada% por medio de la adición de metales* 2ediante este procedimiento se consi+uen pieas perfectas pues no produce +ases durante la solidificación /0O/3E?A?ES 2ECBN3CAS
Acero común: Acero dulce o acero al carono% es un acero con a7o contenido de carono entre el #$*;( $*D) ' El $' de los aceros son aceros al carono* Estos aceros contienen una cantidad diversa de carono% menos de un ;%D&' de man+aneso% un $%D' de silicio " un $%D' de core* Con este tipo de acero se farican maquinas% carrocerías de automóvil% estructuras de construcción% pasadores de pelo% etc*
Aceros de alta resistencia . Este tipo de aceros contiene elevadas cantidades de carono entre #;*F ;*G) '* Has elevadas resistencias se lo+ran mediante tratamientos t=rmicos " templados o traa7ados en frio* Aceros especiales: Se farican con sofisticadas aleaciones% para curir necesidades específicas como por e7emplo cascos de sumarinos% equipos espaciales o construcción de máquinas de alta precisión* PROPIEDADES FISICAS DEL ACERO AL CARBONO /eso específico 2ódulo de elasticidad lon+itudinal
GI&$ J+Km EL(%;x;$ D J+Kcm(
Ana Paulina Ramos Boniaz
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2ódulo de elasticidad transversal Coeficiente de /oisson Coeficiente de dilatación t=rmica
E
ML
2 ( 1 +u )
u L $* #$*(& a $*) 5
α =1,2 X 10 / ℃
AST: Si+la de la American Societ" for >estin+ and 2aterials #Asociación 3nternacional para el Ensa"o " 2ateriales)% fundada en ;II* Es la ma"or or+aniación científica " t=cnica para el estalecimiento " la difusión de normas relativas a las características " prestaciones de materiales% productos% sistemas " servicios* TENSIONES CEDENTES ! DE A"OTAIENTO DE AL"#NOS ACEROS Desi$naci%n AST
Tipo AD A&G( MrF( A&G( Mr&$ A&G( MrD& A&II MrF( A&II MrFD A&II Mr&$
F& '($)cm*+ (&$ (&( &;& F&G$ (&( (F &;&
F,'($)cm*+ F;$$ F;&$ F&G$ &($$ F&$ FD$$ F(;
Acero A-.: 'C $%(D
Composición 5uímica #
ípicos) '2n 'Si '/ 'S $%I$ -;%($ $%F$ $%$F $%$&
/ropiedades 2ecánicas Esfuero :luencia Esfuero >racción #+KmmP) #+KmmP) 2/a #+KmmP) 2/a */0/'m1n+ (&$#mín*) F$%I #mín) F$$ #mín*)
Elon+ació n ' ($ #mín*)
Ofrece una excelente resistencia " fuera para un acero a7o en carono " aleación* Aunque es propenso al óxido*
Acero A/2*"r/3:
Ana Paulina Ramos Boniaz
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'C #máx*) $%(
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Composición 5uímica 'Si '/ 'S '< 'N #máx*) #máx*) #máx*) $%F$ $%$F $%$& $%$; - $%;& $%$$& - $%$&
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Elon+ació n ' (; #mín*)
Aplicaciones. :árica% edificio +eneral " todas las clases de maquinaria de la in+eniería% tales como explotación minera " plataforma de perforación usadas en varios tipos de construcción*
PROPIEDADES ECANICAS DEL ACERO :i+ura ;. dia+rama esfuero-deformación unitaria% convencional " real% para un material dúctil #acero)
Es4,er5o de cedencia F&
Ana Paulina Ramos Boniaz
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En los aceros de a7o contenido de carono% se denomina el esfuero de cedencia como el valor para el cual las deformaciones se incrementan notalemente sin aumento de car+a exterior aplicada* •
L1mite de Proporcionalidad 'Fp+
Es el máximo esfuero o tensión para la cual es válida la le" de QoocJe% es decir existe proporcionalidad entre esfueros " deformaciones*
Es4,er5o de a$otamiento Es el esfuero correspondiente a la car+a máxima en la pruea de tracción monoaxial* Ha relación F u / F y mide la reserva de resistencia a7o determinadas condiciones de car+a* •
%d,lo de Elasticidad 'E+
Corresponde a la pendiente de la curva en la ona de proporcionalidad% para un acero estructural E L (%; x ;$ D J+KcmP*
%d,lo de Poisson '6+ Es la relación entre la deformación transversal " la deformación lon+itudinal* /ara el acero #v) varía entre $%(& " $%* •
%d,lo de Corte '"+
Es la relación del esfuero cortante% a la deformación unitaria por corte% dentro del ran+o elástico* /ara los aceros estructurales puede adoptarse G
=
G
=
•
E
2. ( 1 + u ) E
2,6
Resistencia a la 4ati$a
Es el esfuero para el cual el acero falla% a7o aplicaciones de car+as cíclicas #situaciones de car+a " descar+a)* •
%d,lo de end,recimiento
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%
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Es la pendiente de la curva esfuero-deformación en el ran+o de endurecimiento por deformación " varía dependiendo de la ma+nitud de la deformación alcanada* •
D,ctilidad
Es la capacidad del material de aceptar +randes deformaciones más allá del límite elástico% sin peli+ro de a+rietarse o fracturarse* /ropiedad que se presenta con ma"or intensidad en aceros de a7a resistencia*
Tenacidad Es la capacidad de un material de asorer una +ran cantidad de ener+ía% antes de que soreven+a la rotura* El área encerrada por la curva del dia+rama esfuero-deformación del acero% mide el +rado de tenacidad del material*
D,re5a Es una propiedad que mide la capacidad de resistencia que ofrecen los materiales a procesos de arasión% des+aste% penetración o de rallado* •
Solda7ilidad
2ide la capacidad de un acero que tiene a ser soldado% " que va a depender tanto de las características del metal ase% como del material de aporte empleado* 1n parámetro útil para evaluar la soldailidad de los aceros es el criterio de carono equivalente #CE) en relación a las aleaciones que contiene* CE
=C +
Mn
6
+
+
Cr Mo
5
+ V ¿+ Cu + 15
A medida que se eleva el contenido equivalente de carono% la soldailidad de la aleación de acero que se trate decrece* ?e los resultados otenidos% se deduce el +rado de soldailidad del acero.
CE CE8309 3098CE830 9/ 309.8CE830 /* CE;30/*
SOLDABILI DAD Excelente Ruena 0e+ular /ore
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&
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Forma7ilidad Es la facilidad con que el material puede ser camiado de forma sin fracturarlo o producirle da9o* •
Resistencia a la corrosi%n
Es la capacidad de resistencia al deterioro en la intemperie o medio amiente a+resivo* •
Resistencia al impacto
Es la capacidad de asorer la ener+ía provocada por la aplicación repentina de una car+a viva o car+a dinámica* •
Fresa7ilidad & tra7a
Es la facilidad con que un acero permite ser taladrado% fresado% larado o traa7ado% sin que se vean afectadas sus propiedades mecánicas* •
Resistencia a la 4ati$a
Es el esfuero máximo que puede ser soportado durante un determinado número de ciclos% sin fractura del elemento estructural*
Fract,ra 4r=$il Es el máximo esfuero de tracción correspondiente al instante en que se produce una fractura en el material* Sin emar+o% el comportamiento de un material puede ser plástico o frá+il dependiendo del tipo de solicitación " temperatura •
Sensi7ilidad a la entallad,ra
Es la tendencia a la fractura frá+il en presencia de muescas o entalladuras* •
Concentraci%n de tensiones
Es la presencia de a+u7eros " ruscos camios de sección*
E4ectos de la temperat,ra Ba
Ana Paulina Ramos Boniaz
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Alta temperat,ra: la resistencia del acero se ve afectada por la temperatura* A &$$ +rados centí+rados la resistencia a la tracción desciende al G&' con relación a la temperatura amiente* A I$$C la resistencia es al ;I'*
0E:E0ENC3AS TER. !ttp.KKUUU*infoacero*clKaceroKqueVes*!tm !ttp.KKUUU*construmatica*comKconstrupediaKAceroVEfervescente !ttps.KKes*scrid*comKdocK;;((I(F&KAceros-Calmados-"-Semicalmados !ttp.KKes*slides!are*netKmarcoandresmonsalveKaceros-de-alta-resistencia !ttps.KKaJram!omsi!*files*Uordpress*comK($;K$;Kdiseno-de-estructuras-metalicaslrfd;*pdf
Ana Paulina Ramos Boniaz
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