Dimensiones preliminares/ Acero

ACERO

Sistemas de entrepiso y cubierta

Seleccione el claro a cubrir

a) Entre 0 y 5 metros

b) Entre 6 y 10 metros

c) Entre 10 y 35 metros

d) Entre 35 y 90 metros

e) Columnas de acero

f) Detalles estructurales

 

Es una combinación de fierro y carbono con pequeñas cantidades de otros elementos, como manganeso, fósforo, azufre, silício, etc. El componente básico del acero es el fierro. Este no se encuentra en estado puro en la naturaleza sino bajo la forma de óxidos de distintas clases llamados minerales de fierro. Para obtener acero es necesario someter estos minerales a una serie de procesos para eliminar impurezas y obtener la aleacción requerida.

El acero es uno de los materiales estructurales más usados a pesar de su alto costo volumétrico. Los elementos de acero se prestan a la prefabricación, lo que disminuye los tiempos de construcción. Las estructuras de acero pueden fácilmente ampliarse o modificarse y cuando es necesario demolerlas, se recupera una parte de su valor inicial vencdiendo las piezas como chatarra o para ser utilizadas en nuevas estructuras.

Una desventaja del acero es su alto costo de conservación. El costo de pintar las estructuras metálicas periódicamente para evitar la corrosión puesde ser importante, ya que el costo de conservación se suma al costo relativamente elevado de las pólizas de seguro por la escasa resistencia del acero a los efectos de los incendios.

Los aceros utilizados para la fabricación de placas y perfiles estructurales suelen obtenerse por procesos de laminación en caliente y por lo tanto tienen un límite de fluencia definido. Los valores usuales del límite de fluencia varían entre 2,300 y 3,.500 kg/cm2, sin embargo hay algunos aceros con aleaciones o tratamientos especiales, que alcanzas resistencias mayores.

NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS 2004

1.3 Materiales

Los aceros que pueden utilizarse en estructuras diseñadas de acuerdo con estas Normas, así como los remaches, tornillos, conectores de cortante, metales de aportación y fundentes para soldadura, son los que se indican en las secciones 1.3.1 a 1.3.7. Pueden utilizarse otros materiales y productos, diferentes de los indicados, si son aprobados por el diseñador y la Administración. La aprobación puede basarse en especificaciones publicadas que establezcan las propiedades y características del material o producto, que lo hacen adecuado para el uso que se le pretende dar, o en ensayes realizados en un laboratorio acreditado por la entidad de acreditación reconocida en los términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización.

En los Capítulos 5 (Conexiones) y 6 (Estructuras dúctiles) se incluyen recomendaciones adicionales.

Los valores del esfuerzo de fluencia, Fy, y de ruptura en tensión, Fu, que se utilizarán en el diseño, serán los mínimos especificados en la norma correspondiente. No se emplearán en el diseño los valores reportados en certificados de ensayes de los productos laminados.

1.3.1 Acero estructural

B-254 (ASTM A36) Acero estructural.

B-99 (ASTM A529) Acero estructural con límite de fluencia mínimo de 290 MPa (2 950 kg/cm²).

B-282 (ASTM A242) Acero estructural de baja aleación y alta resistencia.

B-284 (ASTM A572) Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso– vanadio.

(ASTM A588) Acero estructural de alta resistencia y baja aleación de hasta 100 mm de grueso, con límite de fluencia mínimo de 345 MPa (3 515 kg/cm²).

(ASTM A913) Perfiles de acero de alta resistencia y baja aleación, de calidad estructural, producidos por un proceso de tratamiento térmico especial.

(ASTM A992) Acero estructural para perfiles H laminados para uso en edificios.

B-177 (ASTM A53, grado B) Tubos de acero, con o sin costura.

B-199 (ASTM A500) Tubos de acero al carbono para usos estructurales, formados en frío, con o sin costura, de sección circular o de otras formas.

B-200 (ASTM A501) Tubos de acero al carbono para usos estructurales, formados en caliente, con o sin costura.

En la tabla 1.1 se indican los valores de los esfuerzos Fy y Fu de los aceros listados arriba.

En la tabla 1.1 se indican los valores de los esfuerzos Fy y Fu de los aceros listados arriba.

 

Tabla 1.1   Esfuerzos Fy y Fu de aceros estructurales

Nomenclatura

Fy  (3)

Fu  (4)

NMX 1

ASTM 2

MPa

kg/cm²

MPa

kg/cm²

B-254

A36

250

2530

400 a 550

4080 a 5620

B-99

A529

290

2950

414 a 585

4220 a 5975

B-282

A242

290

2950

435

4430

 

 

320

3235

460

4710

 

.

345

3515

485

4920

B-284

A572

290

2950

414

4220

 

 

345

3515

450

4570

 

 

414

4220

515

5270

 

 

450

4570

550

5620

 

A992

345

3515

450 a 620

4570 a 6330

B-177

A53

240

2460

414

4220

B-199

A500 (5)

320

3235

430

4360

B-200

A501

250

2530

400

4080

 

A588

345 (6)

3515 (6)

483 (6)

4920 (6)

 

A913

345 a 483 (7)

3515 a 4920 (7)

448 a 620 (7)

4570 a 6330 (7)

1              Norma Mexicana

2              American Society for Testing and Materials.

3              Valor mínimo garantizado del esfuerzo corres­pondiente al límite inferior de fluencia del material.

4              Esfuerzo mínimo especificado de ruptura en tensión. Cuando se indican dos valores, el segundo es el máximo admisible.

5              ASTM especifica varios grados de acero A500, para tubos circulares y rectangulares.

6              Para perfiles estructurales; para placas y barras, ASTM especifica varios valores, que dependen del grueso del material.

7              Depende del grado; ASTM especifica grados 50, 60, 65 y 70.

La dirección en que se laminan los perfiles y placas es la de mayor interés en el diseño de las estructuras, por lo que el esfuerzo de fluencia en esa dirección, determinado por medio de ensayes estándar de tensión, es la propiedad mecánica que decide, en la mayoría de los casos, el tipo de acero que ha de emplearse. Sin embargo, otras propiedades mecánicas, tales como anisotropía, ductilidad, tenacidad, facilidad de formado en frío, resistencia a la corrosión, pueden ser también importantes para el comportamiento correcto de algunas estructuras. Cuando éste sea el caso, habrá que remitirse a la literatura especializada para obtener la información que permita escoger el material más adecuado.

 

1.3.2    Remaches

ASTM A502      Remaches de acero estructural; esta especificación incluye tres grados:

Grado 1     Remaches de acero al carbón para uso general;

Grado 2     Remaches de acero al carbono–manganeso, para uso con aceros; y

Grado 3     Semejante al Grado 2, pero con resistencia a la corrosión mejorada.

 

La certificación del fabricante constituye evidencia suficiente de conformidad con la norma.

 

1.3.3    Tornillos

H-118 (ASTM A307)    Sujetadores de acero al carbono con rosca estándar exterior (Fu=414 MPa; 4220 kg/cm²).

H-124 (ASTM A325)    Tornillos de alta resistencia para conexiones entre elementos de acero estructural [Fu=830 MPa (8440 kg/cm²) para diámetros de 13 a 25 mm (1/2 a 1 pulg.), Fu=725 MPa (7380 kg/cm²) para diámetros de 29 y 38 mm (11/8 y 11/2 pulg.)].

 

H-123 (ASTM A490)    Tornillos de acero aleado tratado térmicamente para conexiones entre elementos de acero estructural (Fu=1035 MPa, 10550 kg/cm²).

 

1.3.4    Metales de aportación y fundentes para soldadura

H-77 (AWS A5.1)          Electrodos de acero al carbono, recubiertos, para soldadura por arco eléctrico.

H-86 (AWS A5.5)          Electrodos de acero de baja aleación, recubiertos, para soldadura por arco eléctrico.

H-108 (AWS A5.17)      Electrodos desnudos de acero al carbono y fundentes para soldadura por arco eléctrico sumergido.

H-97 (AWS A5.18)        Metales de aporte de acero al carbono para soldadura por arco eléctrico protegido con gas.

H-99 (AWS A5.20)        Electrodos de acero al carbono para el proceso de soldadura por arco eléctrico con electrodo tubular continuo.

 

1.3.5    Conectores de cortante de barra con cabeza para construcción compuesta

Los conectores de cortante de barra con cabeza que se utilizan en la construcción compuesta (sección 3.6) deben fabricarse con barras que cumplan los requisitos de ASTM A108, “Especificación para barras de acero al carbón, terminadas en frío, de calidad estándar, grados 1010 a 1020”.

 

Las propiedades mecánicas principales de los conectores son:

Fy                                       345 MPa (3515 kg/cm²) (corres­pondiente a una deformación permanente de 0.2 por ciento)

Fu                                       414 MPa (4220 kg/cm²)

Elongación en 50 mm      20 por ciento, mínimo

Reducción de área           50 por ciento, mínimo

 

Las nomenclaturas B-XX o B-XXX y H-XX o H-XXX designan normas elaboradas por el Comité Técnico de Normalización de la Industria Siderúrgica, oficializadas por la Dirección General de Normas de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial; entre paréntesis se han indicado las normas correspondientes de la Sociedad Americana de Ensayes y Materiales (ASTM) y de la Sociedad Americana de la Soldadura (AWS).

 

1.3.6    Identificación

La especificación, incluyendo tipo o grado, en su caso, a que pertenecen los materiales o productos, se identificará de alguna de las maneras siguientes:

 

a)   Por medio de certificados proporcionados por el laminador o fabricante, debidamente correlacionados con el material o producto al que pertenecen; o

b)   Por medio de marcas legibles en el material o producto, hechas por el laminador o fabricante, de acuerdo con la especificación correspondiente.

 

 

1