4.2 Acero para Uso Estructural
Estos aceros se emplean en barras para usos diferentes al hormigón, productos planos (planchas) y perfiles ya sean laminados, plegados, conformados en frío o soldados.
A diferencia del acero para refuerzos de hormigón, los aceros para uso estructural tienen una composición química que asegura su soldabilidad. La composición química es parte de las exigencias que debe cumplir el acero estructural.
4.2.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
A) NORMAS CORRESPONDIENTES
Este tipo de acero está regulado por la norma NCh203 “Acero para uso estructural – Requisitos”. Los ensayos correspondientes se realizan según NCh200 “Productos metálicos – Ensayo de tracción”, NCh201 “Acero – Ensayo de doblado de planchas de espesor superior o igual a 3 mm, barras y perfiles”.
Otras normas relacionadas son la NCh701 “Acero – Planchas delgadas de acero al carbono laminadas en caliente – Tolerancias”, NCh702 “Acero – Planchas delgadas de acero al carbono laminadas en frío – Tolerancias”, NCh703 “Acero – Planchas gruesas de acero al carbono laminadas en caliente – Tolerancias”.
B) CLASIFICACIÓN
La codificación general que establece la norma NCh 203 tiene la siguiente codificación:
{A o M o Y} ZZZ ESPN {RH o RP}TO
En que, A o M o Y definen el acero especificado, “A” acero al carbono, “M” acero microaleado, “Y” acero de alta resistencia y baja aleación, “ZZZ” es la resistencia a fluencia en MPa, “E” que se trata de acero estructural, “S” que tiene soldabilidad asegurada, “P” que tiene propiedades especiales para diseño sismoresistente, “N” que se ha sometido al tratamiento térmico de normalizado, “RH” o “RP” es que el acero tiene ensayo de tenacidad a una cierta temperatura “T”, RH por hornada y RP por pieza. Las designaciones N, RH y RP son opcionales.
C) REQUISITOS
Los aceros estructurales se pueden dividir en aceros para construcciones generales y aceros para construcciones sometidas a cargas dinámicas.
Los requisitos para los aceros de construcciones generales se presentan en Tabla 4.15. En Tabla 4.16 se muestra los requisitos de acero de construcciones con carga dinámica.
Se destaca que, para todos los grados de acero, la resistencia a tracción del acero estructural tiene un límite superior.
TABLA 4.15
ACEROS ESTRUCTURALES PARA CONSTRUCCIONES GENERALES
Fuente: NCh203.Of2006
TABLA 4.16
ACEROS ESTRUCTURALES PARA CONSTRUCCIONES SOMETIDAS A CARGAS DE ORIGEN DINÁMICO
Fuente: NCh203.Of2006
Además de los requisitos mecánicos ya presentados, los aceros de uso estructural deben cumplir requisitos químicos en cuanto al contenido máximo de carbono, manganeso, fósforo, azufre y silicio, principalmente.
Al igual que las barras para hormigón, el acero para uso estructural se somete a ensayo de doblado; en este caso es a 180º. No se aceptan grietas en la zona de tracción.
El doblado se realiza en torno a un mandril que depende del tipo de acero y del espesor del elemento. En Tabla 4.17 se muestra los diámetros de doblado para aceros para construcción general y en Tabla 4.18 los correspondientes a aceros con solicitaciones sísmicas.
Muchos productos se obtienen por doblado de planchas, por lo que es conveniente que se controle que no se usen diámetros menores a los indicados en las Tablas recién mencionadas.
TABLA 4.17
DIÁMETRO DE DOBLADO EN ACEROS PARA CONSTRUCCIONES GENERALES
Fuente: NCh 203.Of2006
TABLA 4.18
DIÁMETRO DE DOBLADO EN ACEROS PARA CONSTRUCCIONES SOMETIDAS A CARGAS DE ORIGEN DINÁMICO
Fuente: NCh 203.Of2006
4.2.2 PRODUCTOS
Si bien son muchos los productos que utilizan acero estructural se destacan los perfiles y las planchas.
A) PERFILES
Muchos perfiles pueden ser obtenidos mediante laminación o mediante doblado. Las opciones de forma y dimensionamiento son muchas. En las figuras 4.3 a 4.7 se muestran los perfiles más empleados en el país y los principales grados de acero y dimensiones disponibles en el mercado.
FIGURA 4.3.
PERFIL ÁNGULO
ACERO A270ES – A240ES
LARGO 6 M
ESPESOR 3 A 12 MM
A 20 A 100 MM
FIGURA 4.4.
PERFIL CANAL
ACERO A270ES – A240ES
LARGO 6 M
ESPESOR 2 A 6 MM
A 20 A 350 MM
B 50 A 100 MM
FIGURA 4.5.
PERFIL COSTANERA
ACERO A270ES – A240ES
LARGO 6 M
ESPESOR 2 A 6 MM
A 100 A 500 MM
B 25 A 100 MM
C 15 A 30 MM
FIGURA 4.6.
PERFIL CUADRADO
ACERO A270ES – A240ES
LARGO 6 M
ESPESOR 1 A 10 MM
A 15 A 300 MM
FIGURA 4.7.
PERFIL RECTANGULAR
ACERO A270ES – A240ES
LARGO 6 M
ESPESOR 1 A 10 MM
A 20 A 300 MM
B 10 A 200 MM
B) PLANCHAS
Los fabricantes de acero del país, ya sea a partir de mineral de hierro o de chatarra, no están laminando planchas por lo que en el mercado hay una gran variedad de dimensiones.
Es necesario considerar que en general estas planchas cumplen con normativa extranjera y la mayoría de las veces estas normas no concuerdan con la normativa nacional (NCh 203-2006).
En cuanto a las planchas laminadas en caliente, se encuentran espesores desde 2 a 18 mm. Las menores con sección de 1 m de ancho por 2 a 4 m de largo. Para los espesores mayores es común secciones de 2 m de ancho por 3 a 6 m de largo.
Con respecto a las planchas laminadas en frío se encuentran espesores desde 0,4 a 1,9 mm, con secciones de 1 m de ancho por 2 a 3 m de largo.
En Tabla 4.19 se presenta los pesos por metros cuadrados, aproximados, de las planchas según sea su espesor.
TABLA 4.19
MASA POR METRO CUADRADO DE PLANCHA