Clasificación de perfiles de acero por compresión y flexión: 3G Aceros

Perfiles estructurales de acero: Compactos, no compactos y esbeltos

Aprende a clasificar los perfiles de acero estructural por medio de revisión de compresión y flexión (AISC y NTC-17)

Introducción

Los perfiles estructurales son elementos de gran importancia en la construcción, gracias a su buena función de soporte de carga en estructuras y edificaciones, es por eso que en este artículo te hablaremos sobre cómo se clasifican los perfiles de acero por compresión y flexión. 

Los perfiles de acero son productos de acero cuya sección transversal se ha mantenido en toda su longitud mediante laminación, estirado o prensado. 

Estos se crean laminando u obteniendo agua caliente del metal. Además, se dividen en dos procesos diferentes: frío y tibio.

Al momento de elegir un perfil de acero es importante tener en cuenta la tensión, presión, flexión y torsión, así como otras propiedades únicas que tiene el acero estructural. A continuación se presentan diferentes categorías de perfiles de acero.

¿Qué significa clasificar los perfiles estructurales? 

Para construir edificios, puentes, torres de alta tensión y otras estructuras es importante que tengan una gran resistencia y durabilidad. 

Es por ello que se suele usar perfiles de acero para asegurar que soportan cargas pesadas, flexión o una combinación de ambas durante mucho tiempo.

Los perfiles de acero clasificados por su compresión están diseñados para soportar carga equitativamente a lo largo del perfil. 

Este perfil es ideal para construir columnas y pilares en construcción industriales. 

Alto nivel de resistencia a la compresión

El alto nivel de resistencia a la compresión es una de las características que distinguen a los perfiles de acero, también se distinguen por el diseño de sus secciones transversales estrechas y altas.

Por otro lado, los perfiles de acero que se catalogan por flexión son capaces de aguantar cargas de forma perpendicular a su dirección de longitud. 

El uso de estos perfiles es frecuente en vigas y otros elementos estructurales que necesitan soportar cargas por flexión. 

Para detectar los perfiles de acero por flexión solo basta con observar que sus secciones transversales son más anchas que los perfiles por compresión, esta característica le aporta más resistencia a la flexión.

Perfiles para soportar cargas de flexión y compresión

También existen otros perfiles de acero capaces de soportar ambas cargas de compresión y flexión. Muchos ingenieros al momento de construir puentes o torres de alta tensión utilizan estos perfiles de acero para soportar un peso variado. Cómo combinan lo mejor de los dos perfiles, las cargas la pueden manejar de manera efectiva.

Los perfiles de acero más utilizados

Si necesitas comenzar una construcción y no sabes qué perfil de acero escoger, a continuación te comentaremos cuáles son los perfiles de acero más utilizados por profesionales y que puedes conseguir en 3G Aceros.

Viga IPR

La viga IPR es un perfil de acero que se encarga de soportar la carga de las losas o de otros elementos que pueden ser colocados sobre ellas. 

Puede utilizarse para elaborar estructuras donde la carga de peso es mayor, como por ejemplo, edificios, estacionamientos o casas. 

Tiene un tamaño comercial mayor al de la viga IPS, este perfil cuenta con patines rectangulares y se componen de una sola pieza de acero sólido. Se fabrica con 4 a 40” de peralte. 

Ventajas de usar el perfil IPR

• Flexibilidad
• Mejor relación calidad-precio
• Durabilidad
• Instalación sencilla y rápida

Perfil IPS 

Otro perfil de acero que se utiliza mucho en la mayoría de los proyectos arquitectónicos es la viga IPS. Esto gracias a las propiedades que le otorga el acero. 

Muchas personas suelen confundirlas con las vigas IPR y la mayor diferencia es que este perfil de acero tiene los bordes más redondeados. 

Ventajas de usar el perfil IPS

• Es ligeramente más flexible
• Resistente a la torsión 
• No muestra inicio de desgastes tan rápido
• Pueden usarse en ambientes poco favorables
• Aguanta grandes cargas sin sufrir rupturas
• Ofrece uniformidad a la obra 

Gracias a todas esas características suelen ser un material muy demandado al momento de construir puentes, bodegas, techos o edificaciones de gran tamaño.

Perfil HSS

Es un material muy versátil para construir diversas estructuras de diferentes tamaños. 

Gracias al acero puede fungir como soporte de carga, recibe su nombre por las siglas en inglés HSS. Estas significan Hollow Structural Sections; cuya traducción al español es Secciones Estructurales Huecas. 

Es un perfil formado en frío que se puede usar soldado o atornillado. Al utilizarlo puedes agregar uniformidad, solidez y gran resistencia a tus obras. 

Su resistencia es el doble que los perfiles abiertos y soporta la torsión perfectamente. Además, tiene una excelente relación peso-fuerza, que le aportan fuerza uniforme.

Los perfiles HSS suelen encontrarse en señales de tránsito, puentes, edificios, plataformas petroleras, barreras de contención, plataformas para construir automóviles, equipos de construcción y en vigas. 

Perfil CPS

La viga CPS tiene una forma en “U”, si necesitas construir estructuras que resisten grandes cargas entonces puedes optar por este perfil. Puede sostener uniformemente el peso, también puede utilizarse para sostener losas y fabricar carrocerías. 

Ventajas de usar el perfil CPS

• Ayuda a ahorrar tiempo al momento de construir
• Disminuye el costo de los materiales
• Reduce el riesgo de derrumbes
• Tiene una buena seguridad
• Permite remodelar la obra al momento de ser necesario

Este perfil suele fabricarse en alta resistencia y grado tipo A-36. Las vigas de este tipo se construyen con estrictas normas de seguridad. Por esa razón tiene un excelente soporte estructural y una buena apariencia estética para construcciones industriales. 

Perfil Monten

Este perfil es laminado tanto en frío como en caliente. Tiene una gran resistencia, por lo que puedes utilizarlo para crear tanto estructuras principales como secundarias en cualquier tipo de construcción. En 3G Aceros puedes encontrarlo en varias presentaciones:

• Tipo C: tiene un perfil abierto; se conforma por un peralte, dos cejas y dos patines. Es ideal para utilizarlos en estructuras de cubiertas y fachadas.

• Tipo Z: cuenta con un peralte, dos cejas y dos patines. Pero gracias a su forma es trasladable. Por lo que es muy sencillo que se fije a estructuras o láminas. Por lo que es el perfil indicado para utilizarse en almacenes, cobertizos e incluso aulas.

Tipo Avícola: este perfil es muy similar al tipo C. La diferencia es que cuenta con una sola ceja, un peralte y patines. Se utiliza mucho en la industria de la crianza de aves de corral, ya que es muy fácil de limpiar.

Vigas angulares 

Las vigas con esquina angular tienen una forma en L. Sus dos patas se unen en 90 grados, este perfil puedes encontrarlo en dos formas distintas, ya sea con patas idénticas o distintas. Suele medirse basándose en la longitud y grosor de cada lado. 

De hecho, si alguno de los dos lados es más largo que el otro, así sea por una cantidad diferente, los dos seguirán teniendo el mismo grosor. 

Las vigas angulares son usadas con regularidad en la construcción de pisos por su profundidad estructural limitada.

Para que una estructura sea segura y eficaz, es fundamental elegir correctamente los perfiles de acero estructural

Cuando necesites escoger algún perfil de acero por su compresión y flexión, es importante que tengas en cuenta su peso, también la capacidad que tiene para ser usado en la construcción que vayas a realizar y sobre todo si es sencillo de transportar. 

Escoger el perfil de acero adecuado es fundamental para que puedas calcular cuánto durará una estructura y que tan segura será con el paso de los años.

Actualmente, el tipo de perfil de acero que se utiliza en una construcción está regido por los estándares y normas de cada país. 

Tanto ingenieros como diseñadores necesitan utilizar las especificaciones matemáticas donde se describen las dimensiones y tolerancia de cada perfil, de esta manera pueden calcular y determinar cuál es el ideal para la construcción que realizarán.

Saber cómo se clasifican los perfiles estructurales es fundamental al momento de hacer construcciones con estructuras de acero. 

Recuerda que debes seleccionar cada elemento de construcción de manera apropiada para asegurar la seguridad de la estructura. 

Por lo que debes de tener en cuenta las ventajas de cada perfil, su peso, la capacidad de resistencia que tiene, la facilidad de ser transportado, etc. 

Para cerciorarte de que cumples con esto, puedes apoyarte con un profesional del área de construcción para que te ayude a escoger el mejor perfil de acero que cumpla con los estándares internacionales.

Consejos prácticos de 3G Aceros sobre cómo elegir el mejor perfil de acero para una estructura en particular

Hay una serie de cosas que se deberían de tener en cuenta si vas a escoger un perfil de acero para tu próxima estructura. 

Todo con el fin de que te asegures de que el perfil que elegiste cumpla con los requisitos de diseño y especificaciones de la estructura. Algunas de las características que debes de tener en cuenta son:

Cargas y solicitaciones

Un perfil de acero necesita ser lo suficientemente fuerte para soportar las cargas y eventualidades a las que se enfrentará. Es por eso que es importante tener en cuenta la cantidad de carga que se colocarán en la infraestructura, incluyendo el peso de la estructura y todos los elementos que intervendrán en ella. Poder calcular las fuerzas y los momentos cruciales donde ejerce más presión sobre los perfiles de acero permitirá escoger la mejor opción.

Geometría y forma de la estructura

A la hora de elegir el perfil de acero adecuado, la geometría y la forma de la estructura también son factores cruciales. 

Las opciones de perfil pueden estar limitadas por la forma de la estructura, que puede requerir perfiles de acero curvos o de formas especiales. Además, la geometría de la estructura puede requerir perfiles de acero con secciones transversales particulares, como perfiles de acero en forma de H, I o C.

Requisitos de diseño y normas aplicables

Los requisitos y normas de diseño son factores cruciales a la hora de elegir el perfil de acero adecuado. Los requisitos de diseño se basan en estos estándares, así como en las cargas y tensiones previstas en la estructura. Las normas definen las propiedades mecánicas, dimensiones y tolerancias de los perfiles de acero.

Costo y disponibilidad

Estos son dos aspectos cruciales adicionales a tener en cuenta al elegir perfiles de acero. Es importante elegir un perfil de acero que satisfaga las especificaciones de diseño sin dejar de tener un precio razonable y accesible en el mercado local o regional.

Restricciones de fabricación y transporte

Elegir el perfil de acero adecuado también requiere tenerlas en cuenta. Las opciones están limitadas por el tamaño y el peso de los perfiles, lo que puede afectar su capacidad de fabricación y transporte.

Mantenimiento y durabilidad

A la hora de elegir un perfil de acero también hay que tener en cuenta el mantenimiento y la durabilidad. Algunos perfiles de acero pueden necesitar más mantenimiento que otros, lo que podría aumentar los costos con el tiempo.

Es importante destacar que, dependiendo de los requisitos particulares de la estructura y del proyecto en cuestión, para la selección del perfil de acero adecuado también se debe tener en cuenta otros aspectos, como la resistencia a la corrosión, la estética y la sostenibilidad. 

Para garantizar aún más la seguridad y el cumplimiento de la estructura, siempre se deben seguir las normas y reglamentos locales.

¿Qué herramientas especializadas de diseño y cálculo se emplean para conocer los pros y los contras de varias opciones de perfil?

Existen muchas herramientas y aplicaciones para comparar las distintas opciones de perfiles de acero disponibles. Estos son software de cálculo especializados se pueden dividir en:

Software de análisis estructural: 

Algunos de los programas informáticos más utilizados para simular la respuesta estructural de una estructura ante diferentes circunstancias, cargas y problemas son SAP2000, ETABS y RAM Structural System. 

Con estos software puedes evaluar las distintas opciones de perfiles de acero y escoger el diseño que mejor se adapte a las exigencias de tu proyecto.

Software de diseño de secciones transversales 

con programas como SkyCiv, AISC Design Guide 1 o Shape Designer podrás diseñar y optimizar secciones transversales. 

De esta manera podrás saber la capacidad de carga y nivel de aplicación que tendrá el perfil que vas a escoger. 

Estos software utilizan algoritmos optimizados para determinar la resistencia y capacidad que pueden tener varias secciones transversales. 

Catálogos de perfiles de acero: 

Estas son herramientas que te servirán al momento de elegir perfiles de acero. Estos catálogos tienen toda la información necesaria sobre las medidas, propiedades, dimensiones, capacidad de carga y otros datos relevantes de cada perfil de acero. 

Estos ayudan a los ingenieros y diseñadores a escoger el perfil que mejor se adapte a las necesidades de la estructura. 

Dos de los catálogos más usados son el manual del ingeniero AISC y el de ArcelorMittal.

Herramientas de optimización

Si necesitas conocer parámetros de diseño, estas herramientas de última generación te ayudarán a optimizar varios parámetros al momento de diseño. 

El objetivo es poder maximizar la resistencia y reducir el peso de la estructura. Eso sí, siempre teniendo en cuenta todas las restricciones de diseño y fabricación de cada perfil. 

Softwares como Topology Optimization, Altair Inspire y OptiStruct son las herramientas de optimización más utilizadas en la actualidad que pueden ayudarte a elegir el mejor perfil de acero. 

Los softwares de diseño especializado y las herramientas de cálculo son importantes para poder comparar las opciones de perfiles de acero. 

De este modo podrás estar seguro de que escogiste la mejor opción. Estas herramientas suelen ser utilizadas por ingenieros especializados en estructuras de acero. 

Así que puedes contratar a un profesional calificado que te asesore al momento de elegir un perfil de acero. 

Porque para garantizar la seguridad y eficacia de una estructura, estas herramientas deben ser utilizadas solamente por expertos capacitados que hayan tenido experiencia en la construcción de estructuras de acero.

Innovaciones en perfiles de acero para compresión y flexión: ¿Qué ofrece 3G Aceros?

Ya conoces todos los perfiles de acero más importantes. En 3G Aceros tenemos disponibles todos estos perfiles para que completes tus proyectos de construcción. Cualquier material de acero que necesites para hacer realidad el diseño que imaginas está a tu total disposición. 

Nuestros profesionales están disponibles para asesorarte en todo el proceso de compra. ¡Te esperamos!