8/15/2019 Acero A572 G50

1/64

ManualDE

Aplicación

DE ÁNGULOS DE ACERO

LAMINADOS EN CALIENTEASTM A572 GRADO 50

8/15/2019 Acero A572 G50

2/64

8/15/2019 Acero A572 G50

3/64

MANUAL DE APLICACIÓN DE ÁNGULOSDE ACERO LAMINADOS EN CALIENTE

ASTM A572 GRADO 50

CONTENIDOPAG.

1. Presentación............................................................ 3

2. Comparación entre los aceros ASTM A36y ASTM A572 Grado 50........................................... 5

3. Propiedades geométricas para diseño..................... 9

4. Certificados de calidad........................................... 13

5. Especificaciones de diseño.................................... 17

6. Miembros en tracción............................................. 19

7. Miembros en compresión....................................... 23

8. Miembros en flexión............................................... 35

9. Procedimiento de soldadura .................................. 39

10. Protección.............................................................. 45

 Anexo A:Especificaciones para miembros en tracción................ 49

 Anexo B:Especificaciones para miembros en compresión.......... 55

1era EDICIÓN

8/15/2019 Acero A572 G50

4/64

8/15/2019 Acero A572 G50

5/64

1. Presentación

Desde hace más de 30 años la industria de la construcción

del Perú ha usado ángulos de la calidad ASTM A36 para la

fabricación de estructuras de acero. La industria de la

construcción en los Estados Unidos y Europa está usando

aceros de mayor límite de fluencia en la fabricación de

estructuras metálicas obteniendo de esta manera estructuras

más livianas y de menores costos.

La fabricación de ángulos de mayor resistencia por parte de

Aceros Arequipa permitirá ir con la tendencia mundial en el

uso de aceros de mayor resistencia y permitirá mayores

 beneficios económicos.

CORPORACIÓN ACEROS AREQUIPA S.A.

8/15/2019 Acero A572 G50

6/64

8/15/2019 Acero A572 G50

7/64

2. Comparación entre los aceros ASTM A36 y

ASTM A572 Grado 50

Las características técnicas del acero ASTM A572 Grado 50

comparadas con el acero ASTM A36 se indican a

continuación:

Composición química

Los aceros estructurales más conocidos son los Aceros al

carbono (ASTM A36) y los denominados Aceros de alta

resistencia (ASTM A572 Grado 50) que consiguen esa

resistencia gracias a la incorporación de otros elementos

químicos.

A continuación se presenta una tabla con los requerimientos

químicos para estos tipos de acero:

Requerimientos químicos (análisis de colada)

Componente ASTM A36 ASTM A572-50

% carbono 0.26 máx. 0.23 máx.% manganeso no especifica 1.35 máx.% fósforo 0.04 máx. 0.04 máx.% azufre 0.05 máx. 0.05 máx.% silicio 0.40 máx. 0.40 máx.% vanadio no especifica 0.01 - 0.15% columbio no especifica 0.005 - 0.05

* Los porcentajes están dados en peso.

8/15/2019 Acero A572 G50

8/64

Propiedades Mecánicas - valores mínimos

Propiedad ASTM A36 ASTM A572-50

Límite de fluencia, kg/cm2 2540 (36) 3520 (50)Resistencia a la tracción, kg/cm2 4080 (58) 4580 (65)% de alargamiento en 8" 20 18

Los valores entre paréntesis indican las propiedades en

klibras/pulg2.

Miembros en tracción

Para determinar el ahorro en peso que se consigue usando el

acero ASTM A572 Grado 50 respecto al acero A36,

consideramos una varilla de 1000 mm de longitud, a la que

se aplica una carga de 10000 kg. Los resultados se muestranen la siguiente tabla:

 Acero A36 A572 G50Punto de fluencia, kg/cm2 2540 3520Esfuerzo permisible*, kg/cm2 1524 2112 Área requerida, cm2 6.56 4.73

Peso relativo 1.000 0.721 * Según AISC ASD 89

De esto se resume que, el requerimiento en peso de usar 

acero ASTM A572 Grado 50 es menor en 27.8% que el usar 

el ASTM A36.

8/15/2019 Acero A572 G50

9/64

Por otro lado, de una comparación de la carga admisible en

tracción de perfiles angulares de ambas calidades de acero,

se consigue un incremento de capacidad con ASTM A572Grado 50 del orden del 38.8 % respecto al ASTM A36.

Los resultados de estos cálculos se muestran en el siguiente

gráfico:

Carga admisible en tracción para ángulos dobles

0

10

20

30

40

50

L2x3/16 L2x1/4 L2.1/2x3/16 L2.1/2x1/4 L3x1/4 L3x5/16

   C  a  r  g  a  a   d  m

   i  s   i   b   l  e   (   t  o  n

 A36

 A572 Grado 50

*Según AISC ASD 89 Perfil

8/15/2019 Acero A572 G50

10/64

Miembros en compresión

El incremento de la capacidad de carga admisible enmiembros en compresión es variable, esto debido la longitud

efectiva de pandeo del miembro.

A continuación se presenta el beneficio que se logra usando

acero ASTM A572 Grado 50 frente al ASTM A36. A modo

de ilustración se muestra los resultados obtenidos para

miembros conformados por dos ángulos de 3”x3”x5/16”.

Carga admisible en compresiónpara ángulos dobles L3”x5/16”

0

10

20

30

40

50

   0   6   0

   9   0

   1   2   0

   1   5   0

   1   8   0

   2   1   0

   2   4   0

   2   7   0

   3   0   0

   3   3   0

   3   6   0

   3   9   0

   4   2   0

   4   5   0

   C  a  r  g  a  a   d  m   i  s   i   b   l  e   (   t  o  n

 A36

 A572 Grado 50

* Según AISC ASD 89 Longitud efectiva (cm)

Se aprecia en el gráfico un incremento de la capacidad sobre

el 30% cuando la longitud del elemento es menor a 150cm;

 para 210cm un incremento del 18%. Por sobre los 300cm no

se aprecia incremento en la capacidad.

8/15/2019 Acero A572 G50

11/64

3. Propiedades geométricas para diseño

En la Tabla 1 se proporcionan las propiedades geométricas

 para los perfiles angulares fabricados por Aceros Arequipa.

Para secciones conformadas por dos ángulos iguales

colocados lado a lado con separaciones de 0, 3/8” y 3/4” las

 propiedades geométricas se encuentran en la Tabla 2.

8/15/2019 Acero A572 G50

12/64

Tabla 1. PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE SECCIÓN ÁNGULO SIMPLE

Eje X-X y Eje Y-Y Eje Z-Z

Perfil k Peso por m. Area I S r x e y r  In. In. kg cm2 cm4 cm3 cm cm cm

L3 x 3 x 5/16 5/8 9.080 11.48 62.85 11.59 2.34 2.20 1.501/4 9/16 7.290 9.29 51.61 9.45 2.36 2.14 1.50

L21/2 x 21/2 x 1/4 9/16 6.100 7.68 29.26 6.46 1.95 1.82 1.253/16 1/2 4.570 5.82 22.77 4.96 1.98 1.76 1.26

L2 x 2 x 1/4 1/2 4.750 6.05 14.48 4.04 1.55 1.50 0.993/16 7/16 3.631 4.61 11.32 3.12 1.57 1.45 1.00

YZ

Xyk

xZ

8/15/2019 Acero A572 G50

13/64

Tabla 2. PROPIEDADES GEOMÉTRICAS DE SECCIÓN ÁNGULOS DOBLES

Eje Y-YEje X-X Radio de giro (cm)

Perfil Peso por m. Area I   S r y Separación de ángulosin kg cm2 cm4 cm3 cm cm 0 3/8" 3/4"

L3 x 3 x 5/16 18.16 22.90 125.70 23.20 2.34 2.20 3.20 3.56 3.941/4 14.58 18.58 103.64 18.90 2.36 2.14 3.20 3.53 3.89

L21/2 x 21/2 x 1/4 12.20 15.35 58.69 12.90 1.95 1.82 2.67 3.02 3.403/16 9.14 11.61 45.37 9.90 1.98 1.76 2.64 3.00 3.35

L2 x 2 x 1/4 9.50 12.13 28.93 8.10 1.55 1.50 2.16 2.51 2.903/16 7.26 9.23 22.68 6.20 1.57 1.45 2.13 2.48 2.87

Y

s

y

X

8/15/2019 Acero A572 G50

14/64

8/15/2019 Acero A572 G50

15/64

4. Certificados de calidad

El cumplimiento de las propiedades mecánicas de nuestros

 perfiles según la Norma ASTM A572 Grado 50 queda

certificado según Informe Técnico del Laboratorio de

Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú.

El Ensayo de Tracción se realizó en cuatro muestras

extraídas de perfiles angulares de 2x2x1/4”.

Según los resultados que se aprecian a continuación, los

esfuerzos o tensiones alcanzados tanto de fluencia como

máximos están por encima de los valores nominales que

indica la Norma ASTM A572 Grado 50.

Los resultados de alargamiento o elongación que alcanzan

las muestras también cumplen con lo especificado en la

 Norma.

Por otro lado, el cumplimiento de los requisitos de pesos,

medidas y propiedades mecánicas está garantizado en toda

nuestra producción pues nuestra empresa se rige en todo su

 proceso bajo los estándares de calidad mundial certificado

con el ISO 9002 cuya certificación poseemos; tanto paranuestra Planta N° 1 en Arequipa Certificado N° 33215 como

 para nuestra Planta de Pisco Certificado N° 32450.

8/15/2019 Acero A572 G50

16/64

8/15/2019 Acero A572 G50

17/64

8/15/2019 Acero A572 G50

18/64

8/15/2019 Acero A572 G50

19/64

5. Especificaciones de diseño

Todo cálculo que se está presentando en este Manual se

realiza en base a la norma Americana para el diseño de

estructuras de acero Specification for Structural Steel 

 Buildings, en su última edición por el  AMERICAN 

 INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION - AISC .

La norma Americana en la actualidad presenta dos formatos para el diseño estructural en acero. El diseño por esfuerzos

 permisible  Allowable Stress Design - ASD, en su novena

edición de 1989 y el diseño por factores de carga y

resistencia, Load and Resistance Factors Design - LRFD, en

su segunda edición de 1993.

Hasta la aprobación de la norma Peruana para el diseño de

estructuras de acero, los cálculos se ejecutarán a base de la

norma Americana.

Los cálculos y tablas que se presentan en este manual están

determinados empleando el formato de esfuerzos permisible.

8/15/2019 Acero A572 G50

20/64

8/15/2019 Acero A572 G50

21/64

6. Miembros en tracción

Los miembros en tracción son desde el punto de vista del

aprovechamiento del material altamente eficientes por estar 

exentos de los problemas de pandeo.

Las Especificaciones para el diseño de miembros en tracción

se presentan en el Anexo A.

El acero ASTM A572 Grado 50 tiene un punto de fluencia

de F  y = 3520 kg/cm2, para los perfiles angulares se tiene una

carga máxima admisible de:

Perfil Area (cm2) Carga admisible (kg)L2x3/16 4.61 9740

L2x1/4 6.05 12790L2.1/2x3/16 5.82 12300L2.1/2x1/4 7.68 16230L3x1/4 9.29 19640L3x5/16 11.48 24260

8/15/2019 Acero A572 G50

22/64

Para el caso de miembros en tracción diseñados con perfiles

angulares dobles de acero ASTM A36, estos pueden ser reemplazados con perfiles angulares dobles ASTM A572

Grado 50 usando la misma longitud de alas pero con 1/16 de

reducción en espesor. Así se tiene:

Perfil A36 Perfil A572 G50 reducción en peso2L2x2x1/4 2L2x2x3/16 23.9 %2L2.1/2x2.1/2x1/4 2L2.1/2x2.1/2x3/16 24.3 %

2L3x3x5/16 2L3x3x1/4 18.8 %

Sin embargo, la condición de fractura en las conexiones debe

también ser controlada. Es así que, como ayuda al diseñador 

se presentan tablas que indican la correcta ejecución de los

huecos en el caso de resolver conexiones mediante pernos y

valores de áreas neta para conexiones de ángulos simples y

dobles con uno, dos y cuatro huecos.

8/15/2019 Acero A572 G50

23/64

Tabla 3. GRAMIL RECOMENDADO PARA ÁNGULOS

Perfil g d - g   φPerno máxmm mm

L3 x 3 x 5/16 40 35 3/4"

1/4 40 35 3/4"

L21/2 x 21/2 x 1/4 35 27 3/4"3/16 35 27 3/4"

L2 x 2 x 1/4 30 20 1/2"3/16 30 20 1/2"

DIÁMETRO DEL AGUJERO

φ Perno   Dmm1/2"5/8"3/4"

151821

 D

  g

 d

8/15/2019 Acero A572 G50

24/64

Tabla 4. ÁREAS NETAS PARA ÁNGULOS EN cm2

Perfil   ángulo simple un hueco ángulo simple 2 huecos ángulos dobles 2 huecos ángulos dobles 4 huecos

1/2" 5/8" 3/4" 1/2" 5/8" 3/4" 1/2" 5/8" 3/4" 1/2" 5/8" 3/4"

L3 x 3 x 5/16 10.29 10.06 9.82 9.10 8.63 8.15 20.59 20.11 19.63 18.21 17.25 16.301/4 8.34 8.15 7.96 7.39 7.00 6.62 16.68 16.29 15.91 14.77 14.01 13.25

L21/2 x 21/2 x 1/4 6.72 6.53 6.34 5.77 5.39 5.01 13.45 13.07 12.69 11.54 10.78 10.02

3/16 5.10 4.96 4.82 4.39 4.10 3.82 10.21 9.92 9.64 8.78 8.21 7.64

L2 x 2 x 1/4 5.10 -- -- 4.15 -- -- 10.20 -- -- 8.29 -- --3/16 3.90 -- -- 3.18 -- -- 7.80 -- -- 6.37 -- --

8/15/2019 Acero A572 G50

25/64

7. Miembros en compresión

Las Especificaciones para el diseño de miembros en

compresión se presentan en el Anexo B.

Se presentan tablas para el uso de los perfiles angulares

simples y dobles bajo cargas de compresión.

Los valores de esfuerzo admisible para miembros encompresión con acero ASTM A572 Grado 50 se presenta en

la Tabla 5, teniendo en consideración que 107 es el valor de

relación de esbeltez que divide el rango inelástico al elástico

de pandeo; y de valor 1.0 como factor de reducción de

esfuerzo por pandeo local.

Las propiedades flexotorsionales de ángulos simples se

 proporcionan en la Tabla 6.

8/15/2019 Acero A572 G50

26/64

Tabla 5. ESFUERZO ADMISIBLE DE COMPRESIÓN

Kl/r    Fa   Kl/r    Fa   Kl/r    Fa   Kl/r    Fa   Kl/r    Fa1 2109 41 1810 81 1325 121 719 161 4062 2104 42 1800 82 1311 122 707 162 4013 2100 43 1790 83 1297 123 695 163 3964 2095 44 1780 84 1282 124 684 164 3915 2089 45 1769 85 1268 125 673 165 3866 2084 46 1759 86 1253 126 663 166 3827 2079 47 1748 87 1238 127 652 167 3778 2073 48 1737 88 1223 128 642 168 3739 2067 49 1727 89 1208 129 632 169 368

10 2061 50 1716 90 1193 130 623 170 36411 2055 51 1705 91 1178 131 613 171 36012 2049 52 1693 92 1163 132 604 172 35613 2042 53 1682 93 1147 133 595 173 35214 2036 54 1671 94 1132 134 586 174 34815 2029 55 1659 95 1116 135 577 175 34416 2022 56 1648 96 1100 136 569 176 34017 2016 57 1636 97 1084 137 561 177 33618 2008 58 1624 98 1068 138 552 178 33219 2001 59 1613 99 1052 139 545 179 328

20 1994 60 1601 100 1036 140 537 180 32521 1986 61 1588 101 1020 141 529 181 32122 1979 62 1576 102 1003 142 522 182 31823 1971 63 1564 103 987 143 515 183 31424 1963 64 1552 104 970 144 507 184 31125 1955 65 1539 105 953 145 500 185 30726 1947 66 1527 106 936 146 494 186 30427 1939 67 1514 107 919 147 487 187 30128 1930 68 1501 108 902 148 480 188 29829 1922 69 1488 109 886 149 474 189 295

30 1913 70 1475 110 870 150 468 190 29131 1904 71 1462 111 854 151 461 191 28832 1895 72 1449 112 839 152 455 192 28533 1886 73 1436 113 824 153 449 193 28234 1877 74 1422 114 810 154 444 194 28035 1868 75 1409 115 796 155 438 195 27736 1859 76 1395 116 782 156 432 196 27437 1849 77 1381 117 769 157 427 197 27138 1840 78 1367 118 756 158 421 198 26839 1830 79 1354 119 743 159 416 199 266

40 1820 80 1340 120 731 160 411 200 263

8/15/2019 Acero A572 G50

27/64

Tabla 6. PROPIEDADES FLEXOTORSIONALES ÁNGULO SIMPLE

Perfil Peso Area J xo   r o   r n   r zkg/m cm2 cm4 cm cm cm cm

L3 x 3 x 5/16 9.080 11.48 2.41 2.54 4.17 2.95 1.501/4 7.290 9.29 1.25 2.59 4.22 2.98 1.50

L21/2 x 21/2 x 1/4 6.100 7.68 1.03 2.12 3.48 2.46 1.25

3/16 4.750 5.82 0.44 2.15 3.53 2.50 1.26

L2 x 2 x 1/4 4.750 6.05 0.81 1.70 2.77 1.95 0.993/16 3.631 4.61 0.35 1.70 2.79 1.98 1.00

YZN

X

N   Z

8/15/2019 Acero A572 G50

28/64

8/15/2019 Acero A572 G50

29/64

640/ 3520 = 10.8 > 8 ∴ Q = 1 (no existe pandeo local)

Calculemos ahora el esfuerzo admisible de compresión Fa,

sin considerar excentricidad para el pandeo flexional

alrededor de su eje principal menor:

 Kl 

r  z 

  

      = 100/0.99 = 101

De la Tabla 6 se determina el esfuerzo admisible de

compresión para F  y = 3520 kg/cm2.

 F a = 1020 kg/cm2

Verificando la posibilidad de pandeo flexotorsional:

 Kl r 

max

  

      = 101 >

5 4. ( / )b t Q

 = 5 4 81

. ( )  = 43.2

∴ El pandeo flexotorsional no controla.

 P a = F a A = 1020 (6.05) = 6170 kg.

Por otro lado, haciendo uso de la Tabla 7, interpolamos

valores entre longitudes efectivas de 90 y 120 cm:

7140100 90

120 904340 7140 6200+

  −−

  − =( ) kg.

∴ La carga admisible para este ángulo de 90 cm es 6200 kg.

8/15/2019 Acero A572 G50

30/64

EJEMPLO 2Un miembro de una columna de celosía está formado por un

ángulo de 3x3x5/16” y tiene una longitud libre en el sentidodel eje X  de 90 cm y de 45 cm en el sentido del eje Y . Hallar 

la carga admisible. Acero F  y = 3520 kg/cm2.

Solución:

Dado que todos los miembros se consideran articulado-articulado,  K   =1. Las relaciones de esbeltez alrededor de

cada eje son:

 Kl 

r 

 x

 x

=  ×

=1 90

2 34385

..

 Kl 

r 

 y

 y =  ×

=1 45

2 34 19 2. .

 Kl 

r 

 z 

 z 

=  ×

=1 90

15060

.  ∴ pandeará alrededor del eje Z .

En realidad, los ángulos simples siempre pandearán alrededor 

del eje Z (eje débil); de la Tabla 7 se tiene:

La carga admisible es 18310 kg ( Kl  = 90 cm).

De la Tabla 1:

 A = 11.48 cm2

r  x = r  y = 2.34 cm4

r  z  = 1.50 cm

sección

l  xl  y

 y x

8/15/2019 Acero A572 G50

31/64

Tabla 7. CARGA ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN kg

Perfil L2"x2" L21/2"x2.1/2" L3"x3"l    1/4" 3/16" 1/4" 3/16" 5/16" 1/4"

0 10370 7490 12660 8740 19100 14540

30 10320 7460 12620 8710 19060 1451060 9620 7340 12500 8630 18950 1442090 7140 5490 11070 7760 18310 14220120 4340 3360 8390 5920 15330 11900150 2780 2150 5560 3940 11860 9210

180 3860 2740 8360 6490210 2840 2010 6140 4770240 4700 3650270 3450 2680

Z   N

NZ

8/15/2019 Acero A572 G50

32/64

Carga admisible de compresión para ángulosdobles ASTM A572 Grado 50

El caso de ángulos dobles se presenta frecuentemente

formando parte de vigas de celosía en estructuras de

cubierta, así como también forman parte de armaduras y

 pórticos de celosía. En los siguientes ejemplos se ilustra el

empleo de las Tablas 8 y 9:

EJEMPLO 3En la viga mostrada, determinar la carga admisible de la

 brida superior sometida a esfuerzos de compresión.

Usar 2 L3×3×1/4” ASTM A572 Grado 50.

Solución:

En este caso, las longitudes de pandeo alrededor de los ejes

 X  e Y  son diferentes, así se tiene: Kl  x = 150 cm,  Kl  y = 300 cm

Carga admisible de compresión ( Kl  x, Tabla 8) = 27700 kg

Carga admisible de compresión ( Kl  y, Tabla 9) = 21400 kg

∴ La carga admisible de 2 L3×3×1/4” para las condiciones

 presentadas es de 21400 kg.

300cm

300cmcorrea

brida sup.

sección debrida superior 

8/15/2019 Acero A572 G50

33/64

EJEMPLO 4Sobre la montante mostrada actúa una carga de servicio de

16000 kg (compresión). Determinar la solución óptima enángulos dobles. ASTM A572 Grado 50.

Solución:

Como el criterio de optimización se considera el peso

mínimo, según la Tabla 2, los perfiles formados por ángulos

dobles están ordenados, del más liviano al más pesado:

1) 2 L2×2×3/16 4) 2 L2.1/2×2.1/2×1/42) 2 L2.1/2×2.1/2×3/16 5) 2 L3×3×1/43) 2 L2×2×1/4 6) 2 L3×3×5/16

Como Kl  x = Kl  y = 120 cm, se tiene que verificar por pandeoalrededor del eje X  e Y  para seleccionar los ángulos solución:

Por pandeo alrededor del eje X , de la Tabla 8, se tienen

2L2.1/2×2.1/2×3/16 cumplen con P a = 17300 kg >16000 kg.

Sin embargo, por pandeo alrededor del eje Y  (de la Tabla 9),

este perfil sólo soporta 15900 kg < 16000 kg.

Entonces, elegimos el perfil inmediato superior en peso,2 L2×2×1/4” y se tiene de las Tablas 8 y 9, respectivamente:

Pandeo alrededor del eje X  (Tabla 8): 16400 kg

Pandeo alrededor del eje Y (Tabla 9): 20500 kg

∴ La solución es 2 L2×2×1/4” que para las condiciones planteadas tiene carga admisible de 16400 kg > 16000 kg.

120cm

8/15/2019 Acero A572 G50

34/64

Tabla 8. CARGA ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN TONELADASLONGITUD EFECTIVA ALREDEDOR DEL EJE X-X

Perfil L2"x2" L2.1/2"x2.1/2" L3"x3"

l   1/4" 3/16" 1/4" 3/16" 5/16" 1/4"

Fy 36 50 36 50 36 50 36 50 36 50 36 500 18.6 25.5 14.1 19.5 23.2 32.3 17.3 22.7 35.0 48.6 28.2 37.7

60 16.4 22.3 12.7 16.8 21.4 29.1 15.9 20.5 32.7 44.5 26.4 35.090 15.0 19.5 11.4 15.0 20.0 26.8 15.0 19.1 30.9 41.4 25.0 32.7120 13.2 16.4 10.0 12.7 18.6 24.1 14.1 17.3 29.1 38.6 23.6 30.5150 11.4 12.7 8.6 10.0 16.8 20.9 12.7 15.0 27.3 35.5 22.3 27.7180 9.1 9.1 6.8 7.3 15.0 17.3 11.4 12.7 25.0 31.4 20.5 25.0

210 6.8 6.8 5.5 5.5 12.7 13.6 9.5 10.5 22.7 26.8 18.6 21.8240 5.0 5.0 4.1 4.1 10.5 10.5 8.2 8.2 20.0 22.3 16.4 18.2270 4.1 4.1 3.2 3.2 8.2 8.2 6.4 6.4 17.3 17.7 14.1 14.5

300 3.2 3.2 2.7 2.7 6.8 6.8 5.0 5.0 14.1 14.1 11.8 11.8330 5.5 5.5 4.1 4.1 11.8 11.8 9.5 9.5360 4.5 4.5 3.6 3.6 10.0 10.0 8.2 8.2

390 8.6 8.6 6.8 6.8420 7.3 7.3 5.9 5.9450 6.4 6.4 5.0 5.0

XX

3/8”

8/15/2019 Acero A572 G50

35/64

Perfil L2"x2" L2.1/2"x2.1/2" L3"x3"l    1/4" 3/16" 1/4" 3/16" 5/16" 1/4"

Fy    36 50 36 50 36 50 36 50 36 50 36 500 18.6 25.5 14.1 19.5 23.2 32.3 17.3 22.7 35.0 48.6 28.2 37.7

60 15.9 21.4 11.4 15.0 19.5 25.9 13.2 16.4 29.5 39.5 22.7 28.690 15.9 21.4 11.4 15.0 19.5 25.5 13.2 15.9 29.1 39.1 22.3 28.2120 15.5 20.5 11.4 14.5 19.1 25.0 13.2 15.9 29.1 38.6 22.3 28.2150 14.5 18.6 10.9 13.6 18.6 24.5 12.7 15.5 28.6 37.7 21.8 27.7180 13.6 16.8 10.0 12.3 18.2 23.2 12.7 15.0 28.2 36.8 21.8 27.3

210 12.3 15.0 9.1 10.9 17.3 21.4 12.3 14.5 26.8 34.5 20.9 25.9240 11.4 12.7 8.2 9.5 15.9 19.5 11.4 13.2 25.9 32.7 20.5 25.0270 10.0 10.5 7.3 7.7 15.0 17.3 10.5 11.8 24.5 30.0 19.1 23.2300 8.6 8.6 6.4 6.4 13.6 15.0 10.0 10.5 23.2 27.7 18.2 21.4330 7.3 7.3 5.0 5.0 12.3 12.7 8.6 9.1 21.4 24.5 16.8 19.1360 5.9 5.9 4.5 4.5 10.5 10.5 7.7 7.7 20.0 21.8 15.9 16.8

390 5.0 5.0 3.6 3.6 9.1 9.1 6.8 6.8 18.2 19.1 14.1 14.5420 4.5 4.5 3.2 3.2 7.7 7.7 5.9 5.9 16.4 16.4 12.7 12.7450 3.6 3.6 2.7 2.7 6.8 6.8 5.0 5.0 14.5 14.5 11.4 11.4480 3.2 3.2 2.3 2.3 5.9 5.9 4.5 4.5 12.7 12.7 10.0 10.0540 5.0 5.0 3.6 3.6 10.0 10.0 7.7 7.7600 8.2 8.2 6.4 6.4

3/8”

Y

Tabla 9. CARGA ADMISIBLE DE COMPRESIÓN EN TONELADAS  LONGITUD EFECTIVA ALREDEDOR DEL EJE Y-Y

8/15/2019 Acero A572 G50

36/64

Tabla 10. CARGA ADMISIBLE DE COMPRESIÓNCOLUMNAS SIMPLEX (en toneladas)

Designación   L2"x2"x3/16" L3"x3"x5/16"Lado B (cm)   15 20 22 25 35 40Barra (mm)   12 12 12 12 25 25paso (cm)   15 20 22 25 35 40

0 40.3 40.3 40.3 40.3 96.5 96.560 39.3 39.6 39.7 39.8 95.7 95.890 38.8 39.2 39.4 39.5 95.3 95.5120 38.1 38.8 39.0 39.2 94.8 95.0150 37.4 38.4 38.6 38.9 94.3 94.5180 36.7 37.9 38.2 38.5 93.7 94.2

210 35.9 37.4 37.8 38.2 93.2 93.7240 35.1 36.9 37.3 37.8 92.6 93.2

270 34.2 36.3 36.8 37.4 92.0 92.7300 33.2 35.7 36.3 37.0 91.4 92.2

330 32.2 35.1 35.8 36.6 90.7 91.1360 31.2 34.5 35.3 36.1 90.0 91.1390 30.1 33.8 34.7 35.7 89.3 90.6420 29.0 33.2 34.1 35.2 88.6 90.0450 27.8 32.4 33.5 34.7 87.9 89.4

B

B

8/15/2019 Acero A572 G50

37/64

8. Miembros en flexión

El uso de perfiles angulares individuales o compuestos como

miembros en flexión no es común porque la experiencia ha

demostrado que la flecha, más que la resistencia controla su

comportamiento.

El uso más extendido de los perfiles angulares es como

miembros de celosías que pueden competir ventajosamentecon otros perfiles de acero y vigas de concreto armado.

Una celosía adecuadamente proyectada es siempre más

liviana que una viga de alma llena. Si bien el aspecto estético

 puede ser una desventaja, también puede representar una

ventaja por la facilidad al paso de ductos y servicios de una

edificación.

A continuación se proporcionan las tablas de miembros en

flexión para correas y vigas formadas con perfiles angulares

en las bridas y barras en diagonal a 45° conformando la

celosía.

8/15/2019 Acero A572 G50

38/64

Tabla 11CORREAS SIMPLEXCARGA UNIFORME ADMISIBLE(en toneladas)

Designación L2"x2"x3/16"H en cm 16 18 20 24

Barra en mm 16 20 20 20100 3.64 4.24 4.84 4.86150 3.63 4.23 4.85 4.86200 3.64 4.24 4.84 4.86250 3.48 4.03 4.55 4.65300 2.91 3.33 3.78 4.20350 2.49 2.87 3.22 3.96400 2.16 2.48 2.84 3.48

450 1.94 2.21 2.52 3.06500 1.70 2.00 2.25 2.75550 1.54 1.82 2.04 2.53600 1.44 1.62 1.86 2.28650 1.30 1.50 1.69 2.15

* correas con soporte lateral, paso = H.

paso

H

2*paso   SECCIÓN

8/15/2019 Acero A572 G50

39/64

Tabla 12VIGAS SIMPLEXCARGA UNIFORME ADMISIBLE(en toneladas)

Designación L2"x2"x3/16"H en cm 16 18 20 22

Barra en mm 20 25 25 25250 6.55 7.45 7.53 8.35300 6.54 7.44 7.53 8.37350 6.55 7.46 7.53 8.37400 6.00 6.84 7.52 8.36450 5.31 6.08 6.84 7.56500 4.80 5.45 6.15 6.80550 4.35 4.95 5.56 6.05

600 3.96 4.56 5.10 5.64650 3.71 4.16 4.68 5.20700 3.43 3.85 4.34 4.83750 3.15 3.60 4.05 4.50800 2.96 3.36 3.84 4.24

* vigas con soporte lateral, paso = H.

paso

H

2*paso   SECCIÓN

8/15/2019 Acero A572 G50

40/64

8/15/2019 Acero A572 G50

41/64

9. Procedimiento de soldadura

Las consideraciones generales para lograr una buena

soldadura de ángulos de acero ASTM A572 Grado 50,

radica principalmente en el material de aporte, así:

•  Para todo tipo de soldadura emplear electrodos AWSE7018

*, inclusive en los apuntalados.

•  Los electrodos pueden emplearse en toda posición. Sinembargo, el diámetro de los electrodos a emplear varía

de acuerdo a la posición de soldadura:

posición de soldadura diámetro de electrodoplanahorizontal

2.5 mm (3/32”)

vertical ascendente

sobrecabeza

3.25 mm (1/8”)

•  Emplear sólo electrodos secos. (ver recomendacionesadjuntas sobre Mantenimiento de Electrodos).

•  Soldar a temperatura ambiente, sin precalentamiento.

•  Amperajes recomendados:

diámetro de electrodo amperaje2.5 mm (3/32”) 60 - 85 amp.

3.25 mm (1/8”) 90 -120 amp.

 * OERLIKON-Supercito o similar.

8/15/2019 Acero A572 G50

42/64

•  De preferencia usar corriente continua con el electrodo al polo positivo (polaridad invertida).

•  Seguir las recomendaciones sobre los Tipos másfrecuentes de Juntas presentadas en este manual.

•  Mantener arco corto.

•  Para estas juntas no es necesario el tratamiento térmico dealivio de tensiones.

Tipos más frecuentes de Juntas

La finalidad de preparar adecuadamente las junta es asegurar 

la calidad de la unión soldada. A continuación se muestran

ejemplos de tipos más frecuentes de juntas entre perfiles

angulares empleando cartelas.

soldaduraa tope

soldadurade filete

soldadurade filetepor ambascaras de laplancha

8/15/2019 Acero A572 G50

43/64

8/15/2019 Acero A572 G50

44/64

Junta de filete

•  Emplear electrodos de 2.5 mm (3/32”) en posicionesvertical ascendente y sobrecabeza (posiciones forzadas),

asegurándose en estas posiciones el lograr buena fusión.

•  Emplear siempre arco corto.

•  El tamaño máximo de filete está de acuerdo al espesor delángulo. Así se tiene:

Inspección Visual

Toda soldadura debe ser inspeccionada visualmente y para

ser aceptada debe satisfacer las siguientes condiciones:

•  La soldadura no debe tener grietas.•  Debe existir fusión total entre las capas adyacentes del

material de aporte y entre el material de aporte con elmaterial base.

•  Todos los cráteres deben ser rellenados para conseguir una sección completa de soldadura, exceptuando en los

extremos de soldadura intermitente fuera de la longitud

efectiva de soldadura.

t ≤ 1/4”   t > 1/4”  1/16”

8/15/2019 Acero A572 G50

45/64

Procedimiento

•  Soldar encuentros de ángulos a través de cartelas.

•  Soldar la cartela al perfil preparando los bordes a unir según las recomendaciones para juntas a tope. Emplear 

electrodos E7018 de 3/32” ó 1/8” de diámetro.

•  Seguir la secuencia indicada para soldar los ángulos(soldadura de filete) a la cartela.

•  El final del cordón debe quedar situado al extremo delángulo. Rellenar el cráter final.

8/15/2019 Acero A572 G50

46/64

8/15/2019 Acero A572 G50

47/64

10. Protección

El acero, excepto el inoxidable, desprovisto de protección,

está sujeto a la corrosión, tanto en la atmósfera, así como en

el agua o en el suelo.

La corrosión, en su estado inicial, constituye un problema

meramente estético que puede transformarse en un problema

de resistencia y estabilidad en estados avanzados de

destrucción del acero, cuando se debilita la sección por la pérdida característica del material.

Tabla 13. Influencia del medio ambiente en la pérdida deespesor de los perfiles†

Atmósfera características Pérdida anual (µµm*)

rural

urbana

industrial

marina

que no presenta contami-nantes dignos de mención.

Dióxido de azufre y otroscontaminantes en zonasdensamente pobladas sinmayor concentración deindustrias.

Cargadas altamente condióxido de azufre y otroscontaminantes.

en la que predomina lacontaminación con cloruros.

5-70

30-80

40-170

60-250

† en aceros de baja aleación, expuestos sin protección alguna.*   1 µm = 0.001 mm.

8/15/2019 Acero A572 G50

48/64

8/15/2019 Acero A572 G50

49/64

Materiales de recubrimiento

Se aplican recubrimientos protectores sobre las superficies: pinturas, recubrimientos metálicos u otros, orgánicos e

inorgánicos. El efecto del recubrimiento es doble:

a) efecto pasivador, que impide la formación de óxido sobre

la superficie de acero.

 

 b) efecto protector contra el ataque de la atmósfera(respectivamente el suelo o el agua).

Pinturas

Están constituidas generalmente por pigmentos, aglutinantes

y solventes. Para poder cumplir su función protectora, se

aplican generalmente como fondos anticorrosivos y

acabados. Su aplicación debe ser continua y uniforme, sin

dejar lagunas, poros o fisuras, pues por éstas penetra el

oxígeno hasta el acero y empieza la formación del óxido que

 progresa rápidamente, haciendo desprender el recubrimiento.

 Fondos anticorrosivos: se les exige capacidad de penetración

y adherencia, así como buen efecto pasivador. Los más

comunes son el minio de plomo, cianuro de plomo, polvo dezinc metálico, etc. El espesor debe medir entre 40 a 80 µm.

Capas de acabado: Protegen al fondo anticorrosivo y son

resistentes al agua, efectos químicos, etc. Se tiene a

disposición una gama muy amplia a base de esmaltes,

 barnices, resinas epóxicas, silicatos, etc. Se aplican espesores

de 30 a 80 µm, dependiendo de la agresividad del medio.

8/15/2019 Acero A572 G50

50/64

8/15/2019 Acero A572 G50

51/64

Anexo AEspecificaciones para miembros en tracción

Introducción

Los miembros en tracción son -desde el punto de vista del

aprovechamiento de las secciones de acero- altamente

eficaces por estar exentos de los problemas de pandeo.

Criterios de diseño

El procedimiento de diseño de ángulos como miembros en

tracción consiste esencialmente en seleccionar el área mínima

necesaria para resistir las cargas y verificar que la sección

escogida no exceda la relación de esbeltez máxima

recomendada.

Estados límite

La carga axial resistente de un ángulo en tracción será el

menor valor que se obtenga de aplicar los siguientes

criterios.

1. Fluencia en la sección total

 P  = F t   Ae = F t  C t  A

2. Fractura en la sección neta efectiva

 P  = F t  A

e = F 

t  C 

t  A

n

8/15/2019 Acero A572 G50

52/64

En las fórmulas anteriores:

 A área de la sección total transversal del ángulo Ae área neta efectiva de la sección transversal del ángulo

 An área neta de la sección transversal del ángulo

C t  factor de reducción del área total o neta

 F t  esfuerzo admisible en tracción axial

 F t  = 0.60 F  y en la sección total

 F t  = 0.50 F u en la sección neta efectiva

 F u resistencia mínima de agotamiento en tracciónespecificada para el tipo de acero utilizado

 F  y tracción de fluencia mínima especificada para el tipo

de acero utilizado

 P  carga axial admisible en tracción

Area total, A

El área de la sección total transversal en un punto cualquiera

de un miembro se determina sumando las áreas obtenidas al

multiplicar el espesor y el ancho total de cada uno de los

elementos componentes, debiéndose medir los anchos

 perpendicularmente el eje del miembro. El ancho total es

igual a la suma de los anchos de los dos lados menos el

espesor.

Area neta, An 

El área de la sección neta se determina al sustituir el ancho

total por el ancho neto. En el caso de una sucesión de

agujeros que se extiende a través de una parte del miembro

8/15/2019 Acero A572 G50

53/64

según una línea cualquiera diagonal o en zigzag, el ancho

neto de esa parte se obtendrá al restar del ancho total la

suma de los diámetros de todos los agujeros en la sucesiónconsiderada y añadir, para cada espacio entre los agujeros de

la sucesión, la cantidad s2/4 g , es decir:

bn = b - Σ d  + Σ ( s2/4 g )

donde

b ancho total de la sección consideradabn ancho neto de la sección considerada

d  diámetro de los agujeros en la sucesión considerada.

Para los efectos de la fórmula se considerarán 2 mm

mayores que la dimensión nominal del agujero,

medida perpendicularmente a la dirección de la

tracción aplicada.

G separación transversal (medida perpendicularmente al

eje del miembro) entre dos agujeros consecutivos

cualesquiera; se acostumbra denominarla gramil.

 s separación longitudinal (paralelamente al eje) entre

los mismos dos agujeros; se acostumbra denominarla

 paso.

El área correspondiente a la sección neta crítica de la parte

considerada se obtiene de la sucesión de agujeros que produzca el menor ancho neto; pero el área neta en una

sección donde existe uno o más agujeros no se tomará en

ningún caso mayor de 85% del área de la sección total.

 An max = bn t  ≤ 0.85 A

8/15/2019 Acero A572 G50

54/64

Area neta efectiva, Ae 

El área neta efectiva se obtiene al multiplicar el área total o elárea neta por el factor de reducción C t  y cuyos valores son

los siguientes:

1. En uniones empernadas, Ae = C t   An

Si los dos lados del ángulo están conectados mediante

 pernos para transmitir las cargas, C t  = 1.00

Si sólo existe unión en uno de los lados y se disponen al

menos tres pernos por línea en la dirección de la carga,

C t  = 0.85.

y cuando se disponen sólo dos pernos, C t  = 0.75.

2. En uniones soldadas, Ae = C t   A

Cuando la carga se transmite mediante soldadurastransversales dispuestas en algunos elementos de la

sección transversal,  Ae  será el área de los elementos

directamente conectados.

Cuando la carga se transmite a una plancha a través de

soldaduras longitudinales dispuestas a ambos lados del

ángulo, con una longitud no menor al ancho w del perfil,

C t  tomará los siguientes valores:

Cuando l > 2w C t  = 1.00

Cuando 2w > l > 1.5w C t  = 0.90

Cuando 1.5w > l > w C t  = 0.75

donde

l  longitud de la soldadura

w ancho del perfil o distancia entre las soldaduras

8/15/2019 Acero A572 G50

55/64

Relaciones de esbeltez

El concepto de relación de esbeltez es muy importante en los

miembros comprimidos, pero en los miembros en tracción se

recomiendan valores máximos para evitar o reducir los

movimientos y vibraciones indeseables y para suministrar una

cierta rigidez a los efectos de fabricación, transporte y

montaje (estado límite de servicio). La relación de esbeltez

en miembros en tracción se define el cociente de su longitudentre su menor radio de giro, l /r . Los valores máximos

recomendados son los siguientes:

Miembros principales l /r  ≤ 240Miembros que no soportan cargas l /r  ≤ 300

8/15/2019 Acero A572 G50

56/64

8/15/2019 Acero A572 G50

57/64

Anexo BEspecificaciones para miembros en compresión

Introducción

Los ángulos estructurales empleados como miembros en

torres de transmisión y vigas de celosía o como

arriostramientos que suministran soporte lateral a vigas y

columnas son algunos ejemplos de miembros solicitados por fuerzas de compresión. En la figura se muestran algunas

secciones de miembros en compresión.

Figura B.1 Angulos como miembros en compresión

sección   sección a-a

a

a

sección b-b

b

b

sección c-c

sección d-d

c

c

d

d

sección e-e

sección f-f 

e2e1

f2f1

1   2

1   2

8/15/2019 Acero A572 G50

58/64

Criterios de diseño

Dependiendo de la sección transversal y la longitud efectiva,los miembros comprimidos formados por perfiles angulares

 pueden fallar por:

−  Pandeo flexional alrededor del eje con mayor relación deesbeltez.

−  Pandeo local de sus alas

−  Pandeo torsional alrededor de su centro de corte−  Pandeo flexotorsional alrededor de su eje de simetría

Pandeo flexional

En la figura se muestra el radio de giro que controla el

 pandeo flexional del miembro cuando las longitudes entrearriostramientos son las mismas para los ejes x e y.

Figura B.2 Radio de giro de secciones típicas

ZN

XX

Z   N

8/15/2019 Acero A572 G50

59/64

El esfuerzo admisible en la sección total de los miembros

comprimidos axialmente será:

a) Cuando Kl /r  ≤ λc

 F a =

( )

( )

Q Kl r 

 F 

 Kl r kl r 

c

 y

c c

12

5

3

3

8 8

2

2

3

3

−

+   

 

   

  −

/

/ /

λ

λ λ

 b) Cuando Kl /r  > λc

 F a =( )

12

23

2

2

π  E 

 Kl r /

En ambas fórmulas, λc es la relación de esbeltez de columnasque separa el pandeo elástico del inelástico, la cual se

establece como

λc =2 2π  E Q F  y

Donde Q  se denomina factor de reducción del esfuerzo

admisible por pandeo local de planchas, valor que

definiremos a continuación.

8/15/2019 Acero A572 G50

60/64

Pandeo local

En la siguiente figura se indica cómo se mide en loselementos la relación ancho/espesor, b/t .

Figura B.3 Determinación de la esbeltez local b/t

Cuando se superan los valores límites de b/t   es necesario

incorporar el factor de reducción Q que reducirá el esfuerzo

admisible de compresión.

Para los perfiles angulares, los valores límite de b/t  para los

cuales Q = 1.0 son los siguientes:

−  En ángulos simples y en ángulos dobles con separadores:640/  F  y

−  En ángulos dobles en contacto: 800/  F  y

t   t

b

tb

t

bb

8/15/2019 Acero A572 G50

61/64

Cuando se excedan estos valores límite, se calcula Q  para

 perfiles angulares sencillos como se indica a continuación:

Para 650/  F  y  < b/t  

8/15/2019 Acero A572 G50

62/64

transversal y de la longitud efectiva del miembro. La

capacidad admisible de carga axial será entonces el menor 

valor que se obtenga al determinar las siguientes cargas:

Para perfiles L :Pandeo flexional alrededor del eje z 

Pandeo flexotorsional alrededor del eje n

Para perfiles TL :

Pandeo flexional alrededor del eje xPandeo flexotorsional alrededor del eje y

Figura B.4 Ejes de simetría que controlan el pandeoflexotorsional

En el caso de las secciones TL, también se deberá revisar laresistencia individual del perfil L constituyente para lo cual lalongitud a considerar será la correspondiente entre los

arriostramientos (enlaces) que impidan el giro de la sección.

El esfuerzo admisible cuando ocurre pandeo flexotorsional se

calculan con las siguientes expresiones:

Y

Y

X   X

Z

Z

N

N

8/15/2019 Acero A572 G50

63/64

8/15/2019 Acero A572 G50

64/64

CORPORACION ACEROS AREQUIPA S.A.

Calidad Internacional en sus dos PlantasPlanta N° 1 AREQUIPA

Certificado N° 33215

Planta N° 2 PISCO