2.- PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE 2.1. Definición. El acero está compuesto por hierro y carbono en muy baja proporción (generalmente menos del 1%), así como pequeñas cantidades de algunos otros elementos químicos. Los perfiles laminados en caliente se forman moldeando acero caliente semiplástico repetidamente a través de una serie de rodillo que le dan forma al elemento lineal con una sección transversal constante. Se moldean formas simples de varilla redondas y barras planas, flejes, placas y ángulos de lados iguales y desiguales, perfiles en C, IC, TR, IR. 2.2. Ventajas principales. El costo de edificación con acero estructural comparado con el costo de edificación con concreto suele ser menor, debido al tiempo de ejecución de la obra, ya que el avance generado utilizando vigas y columnas de acero, que solamente requieren de montaje y conexiones, es mucho mas rápido que utilizar concreto, el cual necesita de actividades previas y posteriores al colado del mismo. (Ver Fig. 2.1) Fig. 2.1 Estructura reticular de acero. A continuación se presentan otras ventajas que caracterizan a los aceros laminados en caliente:
2. Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en grandes claros y edificaciones ubicadas en zonas sísmicas y en terrenos de baja capacidad de carga. 2. Uniformidad.- Las propiedades físicas del acero no cambian apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras de concreto que se deterioran en menos tiempo. (Ver Fig. 2.2) Fig. 2.2 Deterioro de dado de concreto. 3. - Durabilidad.- Dándoles el mantenimiento adecuado contra la corrosión a las estructuras de acero, durarán indefinidamente. (Ver Fig. 2.3)
Fig. 2.3 Columnas de acero con pintura anticorrosiva. 4. - Ductibilidad.- La ductibilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. 5. - Tenacidad.- Es la propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades. 6. -Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conexiones como son la soldadura, los tornillos y lo remaches. (Ver Fig. 2.4) Fig. 2.4 Conexión trabe columna. 7. - Posibilidad de fabricar los miembros de una estructura en particular, cuando alguno de sus elementos no es comercial. (Ver Fig. 2.5)
Fig. 2.5 Detalle de unión. 8.- El montaje se lleva acabo rápidamente por la facilidad de manejo del acero estructural. El acero estructural provee mayor resistencia a los movimientos sísmicos. 9. - Gran capacidad de moldear o laminar y en gran medida de tamaño y formas. 10.-Las estructuras de acero son más estéticas que las de concreto, ya que las dimensiones de vigas y columnas de concreto para soportar grandes cargas, son mayores a las de acero. El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T, C tienen estas propiedades. 2.3. Desventajas principales. 2.3.1.- Susceptibilidad al pandeo. Debido a la alta resistencia del acero, las secciones diseñadas resultan esbeltas; esta situación puede generar problemas de pandeo, ocasionando que
el diseño de estos elementos no se haga basándose en resistencias requeridas, sino considerando la esbeltez de los mismos; este hecho se presenta muy a menudo, pudiendo resultar secciones más robustas, mas pesadas y más caras. 2.3.2.- Fatiga. Otra característica inconveniente del acero es que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran número de inversiones del signo del esfuerzo, o bien, a un gran número de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensióncompresión. 2.3.3.- Corrosión. Otro factor es la corrosión, presentándose cuando el elemento es expuesto a la humedad, al aire y otros medios corrosivos como el suelo. (Ver Fig. 2.6) Fig. 2.6 Columnas de acero con oxidación superficial. 2.4. Tipos y usos de los perfiles laminados en caliente. El acero es un material muy versátil y se utiliza en una amplia gama de productos que sirven para muchas funciones en la rama de la construcción.
Una de las primeras secciones fabricadas en Estados Unidos, fue la viga I estándar; en la actualidad se producen de 4 hasta 36 de peralte. (Ver Fig. 2.7) Fig. 2.7 Uso típico de la viga I. Los canales C estándar generalmente se utilizan como elementos de sección armada, como columnas; sin embargo, la ausencia de un patín en uno de los lados hace que los canales sean particularmente útiles para enmarcar alrededor de aberturas de pisos. (Ver Fig. 2.8) Fig. 2.8 Perfil a base de dos canales en cajón.
Los ángulos estructurales son secciones en forma de L, se utilizan a menudo como miembros de armaduras ligeras de acero. Los tramos cortos de ángulos se utilizan como miembros conectores comunes en vigas y columnas. (Ver Fig. 2.9) Fig. 2.9 Estructura a base de ángulos Las T estructurales se utilizan principalmente para construir los miembros de cuerdas en armaduras de acero soldadas y para los patines en cierto tipo de trabes armadas. (Ver Fig. 2.10) Fig. 2.10 Estructura a base de perfiles T
Las placas y barras laminadas se fabrican en diversas medidas y espesores y se utilizan comúnmente como base para columnas así como placas de apoyo en vigas. (Ver Fig. 2.11) Fig. 2.11 Fachada a base de barras Los perfiles OC son usados como elementos de protección y como conductores de material en estructuras de acero, ya que su geometría es adecuada para este tipo de trabajos. Los perfiles OR rectangulares y cuadrados tienen varios usos en la construcción en lo que destacan las estructuras ligeras, estructuras para invernaderos, rejas, así como portes para estacas y protecciones. 2.5. Métodos de fabricación. Los perfiles laminados en caliente se fabrican por dos métodos diferentes: el método de rolado y el método de extrusión, los cuales se describen a continuación: 2.5.1.- Método de rolado.-
En el método de rolado se fabrica pasando el material a través de rolado de rodillos, los cuales aplican presión para reducir el espesor de la sección y alargar el metal. 2.5.2.- Método de extrusión.- Es el proceso más común de laminados y consiste en calentar un planchón a una temperatura que permite el comportamiento plástico del material para así poder extruirlo en los moldes de laminado y obtener las secciones requeridas.