Material acero estructural

EL MATERIAL. PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL OBJETIVOS DEL TEMA 

Propiedades mecánicas del acero (Interesantes bajo el punto de vista estructural)



Productos de acero disponibles en el mercado (Productos laminados en caliente, conformados en frío, productos auxiliares...)



Forma dúctil de rotura del acero. (La rotura deseable, la que avisa, la que mejor se conoce y controla)



Forma frágil de rotura del acero. (La rotura indeseable, menos conocida y menos previsible)



Otras propiedades del acero y sus productos que condicionan su comportamiento. (Soldabilidad, defectos de laminación, tensiones residuales, oxidación, corrosión...) El Material. Propiedades del acero estructural

1

NORMATIVA • Código Técnico de la Edificación (Real Decreto

314/2006 de 17 de marzo). •Documento Básico SE-A: “Seguridad estructural.

Acero”. vigor el día 29 de marzo marzo de 2006. • Entró en vigor •Durante los doce meses posteriores a su entrada en

vigor se permite la aplicación de la norma anterior de acero NBE EA-95, conjuntamente con la de acciones NBE AE-88

A partir del 29 de marzo de 2007

Nueva normativa sobre acero El Material. Propiedades del acero estructural

2

NORMATIVA Eurocódigos: Esfuerzo unificador en materia de normativa técnica •EN 1990 EC-0 Bases de diseño estructural •EN 1991 EC-1 Acciones en estructuras •EN 1992 EC-2 Proyecto de estructuras de hormigón

Eurocódigo 3

•EN 1993 ECEC-3 Proyecto de estructuras de acero

•Parte 1: Reglas generales y reglas para edificación •Parte 2: Puentes •Parte 3: Torres, mástiles y chimeneas

•EN 1994 EC-4 Proyecto de estructuras mixtas de hormigón y acero •EN 1995 EC-5 Proyecto de estructuras de madera •EN 1996 EC-6 Proyecto de estructuras de fábrica

•Parte 4: Silos, tanques y tuberías •Parte 5: Pilotes •Parte 6: Grúas

•EN 1997 EC-7 Proyectos geotécnicos •EN 1998 EC-8 Proyecto de estructuras resistentes al sismo. •EN 1999 EC-9 Proyecto de estructuras de aluminio

El Material. Propiedades del acero estructural

3

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO El ensayo de tracci ón

n ó ó i c c 9 0 a r 9 ) e t 1 1 : d o 0 2 - 4 - 9 2 y s a 1 0 0 7 4 7 n E N E E U N (

Ao Area inicial lo Base de medida = F/Ao = l/lo


4

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO El ensayo de tracción Rama plástica

Zona de estricción (no significativa)

fu Incremento en el límite elástico del material

fy Endurecimiento por deformación

fp Límite elástico convencional

Rama reversible no - linea lineal l

E

E

Rama lineal y reversible ≅

(0,11% εy (0,11%

Rama de descarga (siempre lineal y paralela)

0,2% - 0,17%) 0,17%)

1,5 - 2,0 %

εu

(12% - 17%) 17%)

εmáx

(18% (18% - 25%) 25%)

Deformación remanente (no recuperable)


5

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO El ensayo de tracci ón • fp Límite de proporcionalidad • fy Límite elástico • E Módulo de elasticidad

s ! o t r e m á r P a

•Linealidad

! s a e d d I

•Reversibilidad •Plasticidad

• fu Tensión última de rotura (resistencia del material)

deformación

•

•Deformación remanente

y

Deformación elástica

• u Deformación correspondiente a la tensión última •

max

•Endurecimiento por

•Ductilidad.....

Deformación máxima....


6

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO Lí mite mite elástico f y 

En Teoría: Punto a partir del cual la curva deja de ser reversible



En la Práctica: Deformación remanente del 2 por mil


7

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO Tensión de rotura f u Resistencia del material: - Design Designaci ación ón de aceros. aceros. - Algunas Algunas comprobacione comprobaciones s (Esfuerzo (Esfuerzo axil de tracción)

Si esta zona (4000 mm) alarga hasta rotura, el alargamiento de la barra será: ∆l = l ⋅ ε =

4000 ⋅ 20 ⋅

275 = 110 mm 200000

Si esta zona (20 mm) alarga hasta rotura, el alargamiento de la barra será: ∆l = l ⋅ ε =

20⋅ 20⋅

275 = 0.55 mm 200000


8

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO Ductilidad Distancia entre deformació deformación a tensió tensión de rotura y deformació deformación elá elástica: - Importantísima propiedad. El acero la tiene, tiene, la fundición no. - Condición necesaria para análisis plástico y mejor aprovechamiento del material. - Se va perdiendo perdiendo a medida que aumenta la resistenc resistencia ia

f u f y f p

f u

E εy

u

1,20·f y 20·

y

εu


9

ROTURA DÚCTIL DEL ACERO Ductilidad

d i a a d d c a i l n i e e t c t i s s u e d r e s d a a r l a d d i a a r d e n t é P m a u l a

Julio Martínez Calzón. Construcción Construcción mixta hormigón - acero


10

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO 

    

Aceros para perfiles laminados y conformados (estructurales) Aceros para tornillos Aceros para electrodos Aceros para conectadores Aceros para barras de tesado Aceros para armaduras - Activas - Pasivas



... El Material. Propiedades del acero estructural

11

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Clases de acero para perfiles laminados y conformados

r s o e p e s l a d e i e z e e d a p e n e l a p d e d


f y

12

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Clases de acero para tornillos, tuercas y arandelas

Designación: Clase A.B f ub = A·100 N/mm2 f yb = f ub·B/10


13

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Clases de acero para barras roscadas y conectadores 

Aceros para barras roscadas - Conj Conjun unto toss pate patent ntad ados os(b (bar arra ras, s, manguitos. tuercas,...) - f y ~ 800 N/mm2



Aceros para conectadores - f y ~ 350 N/mm2 - f u ~ 500 N/mm2 d ! a d i i l l i t c d u a a l e d a i a c n a t r o I m p ¡ I El Material. Propiedades del acero estructural

14

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Otras propiedades del acero

f u E = 210.000

N/mm 2

= 0,30 G = E/2·(1+ )

f y f p

E



Módulo de elasticidad



Coeficiente de Poisson Módulo elasticidad transversal





= 12·10-6 ºC-1 = 7.850 kg/m 3



Coeficiente de dilatación térmica lineal Densidad


15

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente Los semiproductos obtenidos del proceso de fabricación del acero se calientan en hornos y se pasan por trenes de laminación (pares de rodillos opuestos girando en sentido contrario) que conforman la sección transversal deseada  

Series IPN-IPE

Series HEA-HEB-HEM 

Series UPN 




Serie L

Chapas.... 16

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie IPN 2 R 7 2 1 2 5 5 . 6 U N E 3



Perfil de ala estrecha

Cantos habituales de 80 a 600 mm (IPN-80 a IPN600) (21)



Caras interiores de las alas inclinadas un 14% (facilidad de laminación)



Utilizado para piezas a flexión (vigas, viguetas, correas....)




17

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie IPE 6 9 4 2 5 5 . 6 3 9 4 ) 9 1 1 : 4 U N E 3 . 0 N 1 0 0 E E N U (

 

Perfil de ala estrecha

Cantos habituales de 80 a 600 mm (IPE-80 a IPE-600) (18)



Caras interiores de las alas rectas

A igualdad de peso con IPN: mayor inercia, radio de giro y módulo resistente



A igualdad de canto con IPN: menor espesor de alma, mayor anchura de ala y menos peso





Para piezas a flexión


18

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie HEB 7 7 3 2 5 5 . 6 3 1 9 9 4 ) : 1 4 U N E 3 0 0 . 0 N 1 U N E E (

Perfil de ala ancha. Serie normal



Cantos habituales de 100 a 600 mm (HEB-100 a HEB-600) (19) 

El canto coincide con la anchura de ala hasta el HEB300. Después la anchura permanece constante 

Fundamentalmente Fundamentalmente para elementos comprimidos




19

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie HEA 5 5 2 8 7 5 1 . 6 3 9 9 4 ) E 1 : 4 U N 3 0 0 . N 1 0 U N E E (

Perfil de ala ancha. Serie ligera



Cantos habituales de 96 a 590 mm (HEA-100 a HEA-600) (19)



El canto no coincide con la anchura de ala si bien son sensiblemente iguales hasta HEA-300



A igualdad de designación con HEB: menores espesores de alas y alma 

Fundamentalmente para elementos comprimidos




20

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie HEM 9 7 5 2 5 5 . 6 3 9 4 ) 9 1 1 : 4 U N E 3 0 0 N 1 0. E E N U (



Perfil de ala ancha. Serie pesada

Cantos habituales de 120 a 620 mm (HEM-100 a HEM-600) (20)



El canto no coincide con la anchura de ala, siendo las diferencias mayores que para la serie ligera 

A igualdad de designación con HEB: mayores espesores de alas y alma



Fundamentalmente para elementos comprimidos




21

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie UPN 2 R 7 2 2 2 5 5 . 6 U N E 3



Perfil de ala ancha.

Cantos de 80 a 300 mm (UPN-80 a UPN-300) (12)



Caras interiores de las almas inclinadas un 8% (facilidad de laminación)





No coincide el c.d.g. con el c.e.c.

Piezas Piezas flectad flectadas as (poco) (poco) y elementos comprimidos (dos UPN empresillados)




22

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie L 7 2 R 1 1 3 5 5 6. U N E 3

 

Angulares lados iguales.

Lados de 40 a 200 mm con variación de espesor (42)

Designación del perfil: Longitud del lado y espesor en mm (L40.5, L60.8,...) 

Casi exclusivamente para piezas sometidas a esfuerzos axiles. Elementos triangulados, arriostrados, torres de celosía... 

Casquillos en uniones soldadas y atornilladas




23

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie LD 7 2 R 2 2 3 5 5 6. U N E 3



Angulares de lados desiguales



Lados mayores de 40 a 200 mm con variación de espesor (54)

Designación del perfil: Longitud del lado mayor, del lado menor y espesor en mm (L 75.60.5, L200.100.12,...)





Han caído prácticamente en desuso


24

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Serie T 

Sección laminada en forma de T.

Canto y anchura del ala iguales. Desde 40 a 100 mm (6) 

Designación del perfil: Dimensión y espesor en mm (T 50.6, T80.9,...) 

7 3 1 R 3 5 . 3 6 3 E U N

Utilización escasa. En su lugar se usan angulares pareados o media IPN o IPE 


25

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Redondos 7 6 2 R 1 5 . 4 6 3 E U N



Perfiles de sección transversal circular maciza laminados en caliente 



Diámetros de 6 a 20 mm (9)

Designación del perfil: Diámetro en mm ( 6, 12, 20,...) 

Utilización escasa

d El Material. Propiedades del acero estructural

26

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Cuadrados 2 R 7 6 2 4 5 5 . 6 U N E 3

Perfiles de sección transversal rectangular cuadrada laminados en caliente. 

d/2

 

Lados de 6 a 20 mm (9)

Designación del perfil: Lado en mm ( 8, 12, 20,...) 

Escasa utilización,...

d


27

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Rectangulares Rectangulare Rectangularess Perfiles de sección transversal rectangular laminados en caliente. 

5 5 4 3 8 0 . 6 3 E U N

d b



Anchos de 20 a 400 mm y cantos de 4 a 40 mm

Designación del perfil: Ancho y canto en mm (25.20, 120.10, 300.20,...)



Cartelas, rigidizadores,... 


28

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos laminados en caliente. Chapas 

Suministrados en bobinas o flejes

Anchuras superiores a 500 mm, espesores entre 3 y 5 mm 

Construcción de elementos estructurales de gran importancia: Vigas o soportes armados para puentes, depósitos... 

R 9 2 2 9 5 5 5 . 6 U N E 3 9: 1 1 9 9 1 2 0 0 . 0 1 9 9 1 E N 1 : 1 C A / 9 2 0 0 E N 1 0.

Construcción de elementos secundarios: placas bases, presillas, rigidizadores, cartelas,...




29

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos conformados en frí o Se obtienen a partir de chapa de pequeño espesor haciéndola pasar a temperatura ambiente a través de rodillos o plegadoras que pliegan y conforman la chapa hasta obtener la sección transversal deseada, la cual puede obtenerse con o sin soldadura. 

Perfiles huecos cerrados

Perfiles abiertos (L, LD, U, C, , Z,... 




Paneles o placas 30

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos conformados en frí o. o. Perfiles huecos cerrados Redondos, cuadrados y rectangulares



Designados mediante dimensiones de lados y espesores en mm. Redondos: ( 40.4, 90.5,...), Cuadrados (#90.3, #100.5,...), Rectangulares (#100.60.4, #120.100.6,...) 

Elementos comprimidos fundamentalmente (soportes)




31

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos conformados en frí o. o. Perfiles abiertos 

Perfiles conformados L, LD, U, C, , Z,....

Designados mediante dimensiones de lados y espesores en mm. (LF 40.3, LF 60.30.3, UF 80.4, CF 180.2.5, OF 60.3.0, ZF 225.2.5,...) 

Elementos a flexión (correas, viguetas,...)




32

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Productos conformados en frí o. o. Paneles, placas Placas onduladas, grecadas, nervadas,... 

Usados como elementos de cobertura, soportes de piso (sólo o con losa de hormigón a modo de sección mixta o para encofrado perdido),...





Pueden ir recubiertos por aislamientos térmicos y acústicos


33

ACERO PARA ESTRUCTURAS PRODUCTOS COMERCIALES DE ACERO Otros productos utilizados en la construcci ón metálica 





Roblones (Rehabilitación de construcciones antiguas)

Tornillos, tuercas y arandelas (uniones atornilladas)

Piezas de acero moldeado (apoyos de grandes piezas, piezas especiales,...)



Electrodos, metal de aportación (uniones soldadas) 



Cables, tirantes,

Conectadores (secciones mixtas) 

Pinturas (protección)



Raíles (puentes grúa)



Apoyos elastoméricos...


34

ACEROS ESPECIALES Aceros resistentes a la corrosi ón CORROSIÓN

OXIDACIÓN Combinación directa del metal con el oxígeno atmosférico (sin agua)



La película de óxido formada se deposita en la superficie. Si se adhiere al metal y tiene continuidad continuidad lo protege del avance de la corrosión. 

La película puede crecer hacia el interior (difusión de oxígeno) o hacia el exterior (difusión de los átomos del metal).

Combinación directa del metal con electrólitos (medios ionizados como el agua, soluciones salinas, ácidos, bases,...) 

Pérdida de material. El metal se diluye en el electrólito. Pierde iones positivos. Se hace electronegativo 



Lo normal es crecimiento en ambos sentidos hasta equilibrio (la difusión no puede progresar más) 

Pares galvánicos. Combinación de metales distintos y electrólitos. El ánodo se corroe. El cátodo no.



Impurezas, tensiones residuales, aireación diferencial, irregularidades,.. Favorecen la corrosión. 


35

ACEROS ESPECIALES Aceros resistentes a la corrosi ón ACEROS “COR-TEN” Acero “autopat “autopatinabl inables”. es”. Aleantes Aleantes en la composición (Cu) que producen una capa superficial (pátina) impermeable impidiendo la profundización de la corrosión



No se pintan ni protegen. Conservación económica. Uniformidad estética. 

Pensar los detalles para evitar que escorrentías de agua arrastren material protector y ensucien otras zonas. 


36

ACEROS ESPECIALES Aceros QST ACEROS QST Del tren de laminación

“Quenc “Quenched hed SelfSelfTempered Tempered”” Templados Templados y autorevenidos 

duchas

850ºC

Se buscan propiedades mecánicas favorables actuando no sobre la composición sino sobre la estructura metalográfica.



Temple

Auto-revenido 600ºC

Control intenso del proceso (velocidades de paso y enfriamiento, cortina de agua, temperaturas...) 



Marca comercial HISTAR


37

ACEROS ESPECIALES Aceros Termomecánicos ACEROS TERMOMECÁNICOS La última pasada por el tren de laminación se produce cuando



el perfil ha disminuido su temperatura 

El paso por los rodillos rodillos produce produce la deformación deformación “en frío” de las capas superficiales, orientando la estructura metalográfica Al

igual que en los QST un tratamiento térmico posterior

(calentamiento, soldadura,..) puede acabar con la estructura metalográfic metalográfica a favorable. favorable. El Material. Propiedades del acero estructural

38

ACEROS ESPECIALES Aceros de Alto Lí mite mite Elástico R e d u c c i ó n d e d u c t i l i d a d

ACEROS DE ALTO LÍMITE ELÁSTICO 

Perfiles y chapas de mayor límite elástico que los convencionales



Fe E 460. fy = 460 N/mm2 fu = 600 N/mm2. Para casos especiales donde la rigidez no sea determinante.




39

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Soldabilidad “Facilidad que presenta un acero determinado para poder ejecutar en él una soldadura correcta” 

PROBLEMAS

Algunos aceros exigen procesos más complejos para soldar bien Soldaduras incorrectas → Defectos Consecuencias de los defectos (Fatiga, Rotura Frágil....) 

PARÁMETROS

Se investiga sobre los parámetros que influyen en la facilidad de soldadura Carbono equivalente. Influencia de la composición química en la soldabilidad

C EV

= C +

Mn

6

+

Cr + Mo + V Ni + Cu

5

+

15


≤

0,41 para S235 y S275 ≤

0,47 para S355 40

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Soldabilidad 

PRECAUCIONES

Hacer las cosas bien. (10.3 “Soldeo” DB SE-A)

SOLDEO PLAN DE SOLDEO DETALLES DIMENSIONES, TIPOS SECUENCIA DE SOLDEO

CUALIFICACIÓN PROCEDIMIENTO

ENSAYOS

PREP PREPAR ARAC ACIÓ IÓNN SOLDADORES

TIPOS IPOS DE SOLD SOLDAD ADUR URAA

SUPERFICIES Y BORDES

CERTIFICADOS

FIJACIÓN DE COMPONENTES ACCESIBILIDAD, ACCESIBILIDAD, TOLERANCIAS TOLERANCIAS

EXPERIENCIA

PRECALENTAMIENTO

ESPECIFICACIONES, PRECAUCIONES


41

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Desgarro laminar

Las burbujas en el interior del material se aplastan al paso por los trenes de laminación. 

Las burbujas toman forma laminar y tienden a separar el material en hojas 


42

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Desgarro laminar Defecto peligroso en elementos sometidos a tracciones perpendiculares al plano de laminación. 


43

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Tensiones residuales En perfiles laminados en caliente... Estos 10 cm2 tienen 120 mm en contacto con la atmósfera ealma = 10 mm

Estos 10 cm2 tienen 106 mm en contacto con la atmósfera Estos 10 cm2 tienen 200 mm en contacto con la atmósfera eala = 20 mm

Enfriamiento diferencial tras la laminación. Centro de alma y extremos de alas se enfrían antes que el resto al tener más perímetro por el que irradiar calor

300 mm


44

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Tensiones residuales En perfiles laminados en caliente... Los puntos que enfrían antes contraen sin dificultad (las otras zonas, aún calientes, no oponen resistencia)



Ala

Cuando enfrían los puntos en zonas de intersección alas-alma, las otras zonas (ya frías) coartan su contracción. 

En las zonas de intersección alas-alma aparecen tracciones y en los extremos de alas y centro de alma se comprimen 

Alma

La distribución de tensiones es autoequilibrada (resultante nula) puesto que no hay esfuerzos aplicados en la sección




45

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Tensiones residuales En perfiles laminados en caliente... 

Las tensiones residuales pueden alcanzar valores muy elevados

Las tensiones residuales no influyen en la capacidad de la pieza, más que en elementos comprimidos. 

Aumentan las deformaciones de la sección cuando las solicitaciones se aproximan a las que producen la plastificación de la sección.



Se pueden reducir mediante tratamientos térmicos de alivio (someter a la pieza a ciclos térmicos controlados en grandes hornos) 


46

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Tensiones residuales En perfiles conformados en frío... Las fibras interiores permanecen con tensiones elásticas. Al salir del rodillo no pueden recuperar su longitud inicial

Las fibras exteriores alcanzan la plastificación al pasar por los rodillos de la plegadora. Al salir sa lir permanecen deformadas


47

PROPIEDADES Y DEFECTOS DE LOS PRODUCTOS Tensiones residuales En uniones soldadas... En las zonas próximas a los cordones de soldadura se originan tensiones residuales de tracción al enfriarse y no poder contraerse libremente. Las zonas más alejadas de los cordones quedan comprimidas al oponerse a dicho acortamiento. Viga armada

Ala

Cajón soldado

Cordones de soldadura

Alma


48

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Definición

Roturas bruscas sin deformacione deformaciones s plásticas plásticas de aviso aviso (sin estricción observable)

Colapso de los puentes sobre el Canal Alberto en Bélgica.





Se producen frecuentemente con temperaturas bajas. Son más frecuentes en estructuras soldadas.



Fallos repentinos en puntos que sin embargo están sometidos a tensiones moderadas o bajas. bajas 

Rotura del casco de los buques tipo “Liberty” “Liberty” durante la Segunda Guerra Mundial.


49


Propagación repentina de una fisura fisura inicialmen inicialmente te mínima. mínima. Se alcanzan importantes velocidades de propagación 

La rotura comienza en zonas puntuales tales como entallas, cruce de cordones de soldaduras, taladros, cambios bruscos de sección... 


50


Al microscopio, las superficies de rotura tienen un aspecto granular orientado orientado en forma forma de espiga cuyos cuyos vértices apuntan hacia el comienzo de la rotura.



A veces se manifiesta la rotura frágil frágil tras cargas cargas de impacto impacto sobre sobre la estructura. 


51

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO 1 9 2 7 5 - 1 4 4 . 7 E U N 9 9 0 1 1 : 1 1 5 4 E N 1 0 0

Resiliencia. Resiliencia. Ensayo Charpy 

En el ensayo se mide la energía consumida en romper la probeta normalizada en julios (J).

La energía consumida se mide en función de la diferencia entre la altura a la que se suelta la maza y la que alcanza tras romper la probeta 

Resiliencia: Energía consumida entre la sección útil de la probeta (J /cm 2) 



Péndulo Charpy

Rotura frágil a bajas temperaturas

Probeta normalizada


Depende de la temperatura. Rotura dúctil a temperaturas altas 52

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Temperatura de Transici ón Temperatura convencional convencional a la cual se alcanza un nivel de energía preestablecido. UNE establece 27 Julios. (Temperatura a la cual el aspecto de la superficie 

de rotura en el ensayo Charpy es 50% dúctil y 50% frágil) Este acero consume los 27 Julios a partir de -50ºC. -50ºC. Es poco sensible a la rotura frágil Este acero consume los 27 Julios a partir de -20ºC. Este acero consume los 27 Julios a partir de 0ºC. Es el más sensible a la rotura frágil DB SE-A

T (ºC)

JR

+20ºC

JO

0ºC

J2G3

-20ºC


53

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores que intervienen en la rotura fr ágil No nos interesa interesa establecer la resistencia del material frente frente a la rotura rotura frágil frágil sino asegura asegurarr que dicha dicha resistencia resistencia va va a ser superior superior que la que que el material tiene frente a la rotura dúctil. FACTORES ROTURA FRÁGIL DIRECTOS

INDIRECTOS

Aumentan Aumentan la resist encia a rotura dúctil

Son la causa de los directos

Tipo de Acero

Factores que modifican el tipo de acero

Estados tensionales complejos

Factores Factores que q ue producen estados tensionales complejos

Aceros de alto límite elástico Velocidad de carga Temperatura


54

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores directos Alto límite elástico (resistencia a rotura dúctil > a rotura frágil)





Estados Estados tensional tensionales es complejos complejos:: - esta estado do tens tensio iona nall unidi unidime mens nsio iona nall : rotura dúctil con estricción

- esta estado do tens tensio iona nall bi o trid tridim imen ensi sion onal al:: no hay posibilidades de estricción


55

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores directos 

Temperatura 



Impactos

Tipo de acero : (composición y estructura metalográfica) El Material. Propiedades del acero estructural

56

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores indirectos 

Factores que producen estados biaxiales: -



Enta Entall llas as geom geomét étri rica cass Enta Entall llas as met metal alúr úrgi gica cass Cruce ruce de cord cordon onees Cordon Cordones es perp perpend endicu icular lares es a los esfuer esfuerzos zos Espesor

Factores que modifican el tipo de acero : - Soldadura - Oxicorte El Material. Propiedades del acero estructural

57

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores Normativa 100



Tipo de acero - Límite Elástico - Grado



VARIACION DE LA TEMPERATURA DE SERVICIO

50 ) C º ( a r u t a r e p m e T

0

50

Temperatura 100 200

250

300

35 0

400

4 50

500

Tensión de Límite Elástico (N/mm2)

Grado JR (+20ºC) Grado JO ( +0ºC) Grado JRG2(-20ºC) El Material. Propiedades del acero estructural

58

ROTURA FRÁGIL DEL ACERO Factores Normativa

100

  

Ejecución Espesor Velocidad de carga

) C º ( a r u t a r e p m e T

VARIACION DE LA TEMPERATURA DE SERVICIO

50

0

50 10

15

20

25

30

35

40

45

50

Espesor (mm)

Carga Lenta Impactos


59

Material acero estructural

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