Diseño en acero considerando esfuerzos residuales

En una pieza no sometida a carga externa y expuesta a una temperatura uniforme, las tensiones internas existentes se conocen como tensiones o esfuerzos residuales.

Dichos esfuerzos se producen como consecuencia de procesos a los cuales se somete dicha pieza, tales como soldadura, laminado, tratamiento térmico, etc. Estos procesos pueden ser beneficiosos o perjudiciales. Muchas veces se pretende que la pieza tenga esfuerzos residuales de compresión, ya que al someter la pieza a tensión, esta soportará los esfuerzos de manera más efectiva (muy parecido al principio del concreto pre-tensado).

Esfuerzos residuales en acero conformado en caliente

El capítulo F2 del reglamento American Institute of Steel Construction (AISC 360-10) exige la consideración de esfuerzos residuales en aceros sometidos a los procesos mencionados anteriormente. En latinoamérica es común que los ingenieros estructurales omitan esta consideración, ya que resulta en perfiles de dimensiones mayores y por tanto, en alzas en los costos de construcción.

Los esfuerzos residuales deben tomarse en cuenta, por ejemplo, cuando se simula un perfil W mediante la unión de placas por soldadura. En casos como estos, se debe multiplicar el esfuerzo de fluencia del perfil (Fy), por un factor igual a 0.7. De esta manera, un esfuerzo de fluencia de 36 ksi (acero A-36), podría reducirse a 25.2 ksi.

VIGA ESFUERZOS RESIDUALES

Esfuerzos residuales en acero conformado en frío

Existe amplia investigación respecto al efecto de los esfuerzos residuales en los perfiles de acero conformado en frío, la mayoría de trabajos investigativos define los esfuerzos residuales como un porcentaje del esfuerzo de fluencia, que varía de acuerdo al tipo de perfil que se analice. En su libro “Diseño básico de perfiles laminados en frío”, el ingeniero Carlos Peña (destacado Ingeniero Mexicano) plantea que el código del American Institute of Steel and Iron (AISI) considera de manera implícita la presencia de esfuerzos residuales al considerar un límite de proporcionalidad menor que el valor de Fy del acero virgen.

Para el diseño de acero conformado en frío, se puede ser conservador y seguir la recomendación del capítulo F2 del AISC360-10, en la cual el esfuerzo de fluencia se multiplica por un factor igual 0.7, de esta manera se disminuye drásticamente la resistencia del acero, esto da como resultado una estructura más rígida y segura.

VIGA ENTREPISO ESFUERZO RESIDUAL

Tomado de: Monografía “Diseño de una edificación industrial de acero mediante el método LRFD, comparando los códigos del AISC y AISI”
Autores: Alejandro Marín.
Gabriel Leiva.
Universidad Nacional de Ingeniería (UNI)
Managua, Nicaragua

Ingeniero Civil, que comparte información relacionado a esta profesión y temas Geek. "Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo"

Comments (13)

  • Reply adeluna100 - 11 julio, 2013

    Mil gracias por el aporte.

  • Reply andres moreno - 12 julio, 2013

    Muy interesante, por lo general en mi país ,Perú, no siempre hallamos en el mercado perfiles estructurales de fabrica y por lo tanto tenemos que fabricarlos a partir de otros perfiles o planchas plegadas o cortadas con plasma.Ahora tomaré en cuenta este famoso numerito de 0.7.

    Saludos desde el Perú y nuevamente muchas gracias.

    Andres

  • Reply jose r cabrera - 13 julio, 2013

    Saludos Alejandro:

    Los esfuerzos o deformaciones residuales son los que permanecen luego de eliminar la causa que los motivo que puede ser soldadura, uso de corte oxiacetilènico, etc.
    Por lo anterior debemos considerarlos como una deformacion plàstica o inelàstica ya que es de caracter permanente.
    Ocurren porque se originan transformaciones en la edtructura molecular del material.
    Siempre se considerarà como un fenomeno

  • Reply jose r cabrera - 13 julio, 2013

    Negativo por eso se reduce el lìmite de fluencia dela secciòn. Las secciones màs gruesas sufriràn mayores esfuerzos residuales que las finas..
    Pero no solo se disminuye el lìmite elàstico sino otra propiedades..
    Si vas a un almacèn de perfiles notaras que la mayorìa estàn combados o doblados y es debido a este fenòmeno..en este caso debido a la temperatura ambiente..

  • Reply jose r cabrera - 13 julio, 2013

    En general tanto para perfiles en caliente como en frìo hay que reducir Fy..

    • Reply Ing. Alejandro Marín - 23 julio, 2013

      Muchas garcias Ing. Cabrera, por sus comentarios. Siempre es un honor que comente mis publicaciones.

      Saludos desde Managua.

  • Reply Julio R. - 7 octubre, 2013

    Muchas gracias por el aporte y aprovecho para hacer una pregunta.
    Alguien sabe por que en perfiles circulares huecos y vigas w (solo para flexión al rededor del eje debil) no se presenta pandeo lateral torsional?
    Agradezco enormemente su ayuda!

    • Reply Marcelino - 9 febrero, 2020

      Algún manual de preesfuerzo

  • Reply Jose R. Cabrera - 8 octubre, 2013

    Julio, la flexotorsion se presenta en las secciones que son asimetricas tales como los angulares que tienen el centro de cortante fuera del centro geometrico. Las secciones W y los perfiles circulares huecos o cuadrados son simetricos y no se retuercen.

  • Reply Jimmy Borda Gonzales - 25 marzo, 2014

    La información es una herramienta muy poderosa cuando se la sabe aplicar.

  • Reply mariana - 15 abril, 2014

    excelente articulo

  • Reply Roli - 8 octubre, 2014

    Busque en el capitulo F2 de aisc 2010 yno encontrelo que mencionan del factor 0.7.

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