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Proyectando en Acero Inoxidable PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 1

Manual de Diseño para Acero Inoxidable Estructural • Recomendaciones • Ejemplos de cálculo • Comentarios • Software y apps Todos los documentos del proyecto PUREST pueden encontrarse en esta página web de manera gratuita en todos los idiomas. www. steel-stainless. org/designmanual PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 2

Contenido El objetivo de esta presentación es proporcionar un breve repaso de los aspectos más relevantes del acero inoxidable estructural. Está dividida en dos partes: - Parte 1. Características y aspectos básicos. - Parte 2. Reglas de cálculo del acero inoxidable y comparación con el acero al carbono. - Adicional: Ejercicio de cálculo Para más información puede descargarse el Manual de Diseño. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 3

Contenido Parte 1 • Introducción y aplicaciones típicas • Propiedades • Selección de grados Parte 2 • • Cálculo estructural: elementos y uniones Resistencia frente a incendio Métodos avanzados de cálculo Recursos de diseño y de cálculo para ingenieros PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 4

PARTE 1 Introducción y aplicaciones típicas Propiedades Selección de grados y durabilidad PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 5

Introducción y aplicaciones típicas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 6

Qué es el Acero Inoxidable • Familia de aleaciones de acero resistentes a la corrosión y al calor con un contenido mínimo de cromo del 10. 5% • Con un 10. 5% de Cr, una superficie limpia y exposición al aire o cualquier ambiente oxidante, se forma una capa transparente y adherente de óxido rico en Cr (capa pasivante) • Si dicha capa se daña por corte o arañado, se regenera de manera inmediata y espontanea en presencia de oxígeno. Capa de óxido de cromo Acero inoxidable Capa de óxido de cromo protegiendo el acero inoxidable Capa de óxido de cromo dañada (por mecanización) Capa de óxido de cromo automáticamente regenerada PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 7

Capa pasivada vs Recubrimiento Oxi-hidróxidos de Fe y Cr CAPA PASIVADA 2 -3 nm (0, 002 -0, 003 µm) ACERO INOXIDABLE RECUBRIMIENTO MULTI-CAPA Acabado Típicamente 20 -200 µm Imprimación Pre-tratamiento ACERO AL CARBONO PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 8

Capa pasivada vs Recubrimiento Acero Inoxidable Capa pasivada Auto-reparación Acero al Carbono Recubrimiento multi-capa Productos de corrosión PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 9

Efecto del contenido en cromo en la resistencia frente a la corrosión atmosférica Velocidad de corrosión mmpa 0. 200 0. 175 0. 150 0. 125 0. 100 0. 075 Acero Inoxidable > 10. 5 Cr % 0. 050 0. 025 0 2 4 6 8 10 12 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 14 16 % Cromo 10

Familias de Aceros Inoxidables • • • Austenítico Los más empleados en la Martensítico construcción son los aceros inoxidables austeníticos y dúplex Ferrítico Dúplex Endurecimiento por Precipitación Otros elementos usualmente presentes en las aleaciones: ‒ ‒ ‒ carbono (C), níquel (Ni), manganeso (Mn), molibdeno (Mo), cobre (Cu), ‒ ‒ silicio (Si), azufre (S), fósforo (P), nitrógeno (N). PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 11

Composición química del Acero Inoxidable Martensítico Mo, Mn, Si, Al, Cu… 0 -1, 5 % Ferrítico Austenítico 0 - 4, 5 % 0 - 7 % 0 - 4 % 3, 5 - 8% 11, 5 -17% >0, 1 % Dúplex 10, 5 -30% 6 - 26% 21 - 26% Ni <0, 1 % 16 - 21% Cr <0, 1 % C Fe PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 12

Grados comunes en la construcción Numeración EN Nombre popular Coste relativo aproximado Austenítico Cr -Ni básico 1. 4301 304 1. 4307 304 L Austenítico Cr-Ni-Mo 1. 4401 316 1. 4404 316 L Lean Dúplex 1. 4162 2101 1 Dúplex 1. 4462 2205 1. 3 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 1 1. 3 13

Características de los grados empleados en la construcción Grupo Resistencia Austenítico Dúplex Ductilidad Magnético Soldable PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 Trabajabilidad 14

¿Por qué usar Acero Inoxidable? • Resistente a la corrosión y larga vida útil • El mantenimiento e inspección de estructuras es difícil • Superficie metálica atractiva • Propiedades higiénicas • Propiedades no magnéticas • Buena tenacidad a temperaturas muy bajas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 15

Elementos estructurales The Gap Australia Occidental © David Iles Pilares de acero inoxidable, marquesina de entrada en el Seven World Trade Center, Nueva York © Catherine Houska PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 16

Estructuras industriales Patín de una planta de regasificación offshore © Montanstahl Pasarelas de acceso y escaleras © Ancon Building Products Pasarela en una planta de papel y celulosa © Outokumpu PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 17

Puentes Puente Helix, Singapur © IMOA Puente Cala Galdana, Menorca © Pedelta Fort York, Toronto © Pedelta PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 18

Mobiliario urbano y equipamientos Arcos Houston © Catherine Houska Barreras de seguridad, Ginebra © Nancy Baddoo Cloud Gate, Chicago © Catherine Houska Asiento © Catherine Houska PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 19

Soportes y fijaciones para mampostería Soporte para mampostería Tirantes de pared Conectores de rasante Postes contra viento Photos © Ancon Building Products PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 20

Armaduras de Acero Inoxidable VENTAJAS • Mayor vida útil de la estructura (>100 años) • Menor recubrimiento de hormigón Menor peso del tablero Ø Reducción de la subestructura Ø APLICACIONES Puentes de autovías, pasos elevados, túneles, aparcamientos, muelles, embarcaderos, edificios costeros, rehabilitaciones de edificios históricos, edificios con equipos electrónicos sensibles PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 ©Ancon Building Products 21

Consideraciones de costes • El coste inicial del acero inoxidable es elevado • Depende del coste de los elementos empleados en las aleaciones • Debe considerarse el coste del ciclo de vida completo Los análisis de coste de ciclo de vida han demostrado que el acero inoxidable puede resultar la opción más barata en comparación con materiales que requieran mayor mantenimiento Comparación de coste de ciclo de vida útil para barandilla junto al mar Acero inoxidable Acero al carbono pintado Vida (años) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 22

Construcción sostenible • Garantiza el servicio durante largos periodos de tiempo Puede ser restaurado y reutilizado durante su renovación • Reciclable indefinidamente El 92% puede ser recuperado al final de su vida útil y servir de material prima para nuevos metales • Alto contenido en chatarra 75 a 90% según los productores estadounidenses y europeos Numerosos proyectos de más de 80 años de servicio Especificaciones y mantenimiento apropiadas pueden proporcionar más de 100 años de servicio PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 23

Propiedades PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 24

Características tenso-deformacionales Comportamiento estructural: - Diferente del acero al carbono - Curva tensión-deformación no lineal - Importante endurecimiento por deformación Acero inoxidable Tensión fy Acero al carbono fy = tensión correspondiente a una deformación plástica remanente del 0, 2% Módulo de Young: E=200. 000 MPa Deformación 0, 2% PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 25

Características tenso-deformacionales – bajas deformaciones PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 26

Curvas tenso-deformacionales completas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 27

Modelo material de Ramberg-Osgood: ‒ Los aceros inoxidables muestran una curva tensión-deformación redondeada sin un punto de plastificación definido, importante endurecimiento por deformación y ductilidad alta. ‒ En lugar de emplear un modelo material elástico-plástico perfecto, se emplea el modelo material de Ramberg-Osgood. ‒ En este modelo, el parámetro más importante es el exponente “n”, el cual define el grado de redondez de la curva del material a deformaciones bajas. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 28

Modelo material de Ramberg-Osgood EN 1993 -1 -4 proporciona diferentes valores de “n” para cada grado y orientación respecto a la dirección de laminado: Los valores de “n” para dúplex se basaron en muy pocos datos y se consideran demasiado bajos. Familia acero inoxidable Grado Coeficiente n Dirección longitudinal transversal 7 11 6 14 9 16 6 8 1. 4003 1. 4016 Ferrítico 1. 4512 1. 4301, 1. 4306, 1. 4307, 1. 4318, 1. 4541 Austenítico 1. 4401, 1. 4404, 7 9 1. 4432, 1. 4435, 1. 4539, 1. 4571, Dúplex 1. 4462, 1. 4362 5 5 Nota: En caso de desconocer o no poder garantizar la orientación del elemento, resulta conservador adoptar el valor correspondiente a la dirección longitudinal. Nuevas propuestas basadas en una base de datos más extensa: Familia acero inoxidable Ferrítico Austenítico Dúplex 14 7 8 Valores recogidos en el Manual de Diseño que se incluirán en la nueva versión de Eurocódigo. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 29

Características mecánicas • PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 30

Norma Europea para el material Acero Inoxidable EN 10088 -4: 2009 Aceros inoxidables. Condiciones técnicas para el suministro de placas, láminas y flejes de aceros resistentes a la corrosión para la construcción EN 10088 -5: 2009 Aceros inoxidables. Condiciones técnicas para el suministro de barras, alambrón, alambre, perfiles y productos brillantes de aceros resistentes a la corrosión para la construcción PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 31

Propiedades mecánicas mín. especificadas Grado Resistencia N/mm 2 Ductilidad % Rigidez N/mm 2 200 - 240 40 200, 000 450 - 530 20 200, 000 355 22 210, 000 Acero Inoxidable Austenítico 1. 4301 & 1. 4307 1. 4401 & 1. 4404 Acero Inoxidable Dúplex Lean: 1. 4062, 1. 4162, 1. 4362 etc Estándard: 1. 4462 Acero al Carbono S 355 Propiedades de los aceros inoxidables extraídas de EN 10088 Aceros Inoxidables Estas propiedades corresponden a condiciones de recocido del material PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 32

Absorción de energía El acero inoxidable cuenta con mejores propiedades de absorción de energía que el aluminio o el acero al carbono debido al su endurecimiento por deformación y ductilidad Acero inoxidable dúplex 600 MPa Acero al carbono S 355 Acero inoxidable austenítico 400 MPa 200 MPa 0. 0 10. 0 20. 0 30. 0 Deformación ε (%) 40. 0 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 50. 0 60. 0 33

Tenacidad a la fractura Desgarro dúctil Austenítico Energía absorbida ‒ Aceros inoxidables austeníticos ‒ No hay transición frágil/dúctil ‒ Dúctil hasta temperaturas criogénicas Curva de Transición Dúctil-Frágil (DBTT) Dúplex Ferrítico Acero al carbono Fractura frágil Temperatura ‒ Aceros inoxidables dúplex ‒ Transición frágil/dúctil como en acero al carbono ‒ Tenacidad a la fractura adecuada hasta -40 C ‒ Especial atención en uniones soldadas para garantizar la tenacidad en zonas afectadas por el calor PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 34

Fatiga • La resistencia frente a fatiga de los aceros inoxidables es similar a la del acero al carbono • La fatiga debe controlarse mediante el diseño geométrico de las uniones • La verificación de la resistencia frente a la fatiga de aceros inoxidables austeníticos y dúplex deberá llevarse a cabo a partir de las directrices para acero al carbono EN 1993 -1 -9 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 35

Endurecimiento por deformación • También conocido como endurecimiento por trabajado o trabajado en frío • Aumento de resistencia por deformaciones plásticas: el límite elástico puede aumentar hasta un 50% en las zonas de las esquinas en secciones rectangulares conformadas • Puede ocurrir durante la producción del acero o en las operaciones de conformado Pero no siempre es beneficioso………………. . • requisitos de maquinaria de fabricación más pesada y potente, • mayores requisitos de fuerza, • reducción de ductilidad (no obstante, la ductilidad inicial es alta, especialmente para los austeníticos), • pueden producirse tensiones residuales no deseadas. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 36

Endurecimiento por deformación Incremento de resistencia (y pérdida de ductilidad) debidos al trabajado en frío: Tensión Carga/descarga inicial 0. 2 mejorado 0. 2 E E 0. 2% E Cargas subsecuentes Deformación Puede tenerse en cuenta este incremento de resistencia debido al trabajado a través de lo establecido en el Anejo B del Manual de Diseño (introducido más adelante). PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 37

Fatiga • La resistencia frente a fatiga de los aceros inoxidables es similar a la del acero al carbono • La fatiga debe controlarse mediante el diseño geométrico de las uniones • La verificación de la resistencia frente a la fatiga de aceros inoxidables austeníticos y dúplex deberá llevarse a cabo a partir de las directrices para acero al carbono EN 1993 -1 -9 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 38

Comportamiento frente a sismo • Mayor ductilidad (austeníticos) + puede absorber más ciclos de carga mayor disipación histerética de energía bajo cargas cíclicas • Mayor endurecimiento por trabajado promueve el desarrollo de zonas plásticas mayores y más deformables • Mayor dependencia a la velocidad de deformación mayor resistencia a velocidades de deformación elevadas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 39

Selección de grados y durabilidad PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 40

Grados La nomenclatura utilizada en EN 10088 incluye la denominación numérica europea del acero y su nombre. Por ejemplo, al acero inoxidable de grado 304 L le corresponde el número 1. 4307, donde: 1. Indica el acero 43 Indica el grupo de acero inoxidable 07 Grado de identificación individual Los grupos de acero inoxidable indicados en EN 10027 -2 son: ‒ 1. 40 XX: Acero inoxidable con Ni < 2, 5 % sin Mo, Nb y Ti ‒ 1. 41 XX: Acero inoxidable con Ni < 2, 5 % y Mo pero sin Nb y Ti ‒ 1. 43 XX: Acero inoxidable con Ni 2, 5 % pero sin Mo, Nb y Ti ‒ 1. 44 XX: Acero inoxidable con Ni 2, 5 %, y Mo pero sin Nb y Ti ‒ 1. 45 XX: Acero inoxidable con adiciones especiales ‒ 1. 46 XX: Aleaciones con Ni resistentes a los productos químicos y a temperaturas elevadas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 41

Procedimiento de Selección de Grado Factor de Resistencia a la Corrosión (CRF) del ambiente Clase de Resistencia a la Corrosión (CRC) • El proyectista no necesita elegir una aleación específica • Similar a la EN ISO 3506 para elementos de unión resistentes a la corrosión en la que se proporciona un rango de composición para A 2, A 4 etc. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 42

Determinación del Factor de Resistencia a la Corrosión CRF • Riesgo de exposición a Cl (mar, sales de deshielo) (F 1) • Riesgo de exposición a SO 2 (F 2) • Limpieza/exposición a la lluvia (F 3) CRF = F 1 + F 2 + F 3 Basado en: § experiencia práctica con estructuras existentes, § estudios de exposición, § trabajos de investigación en mapeos de corrosión. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 43

Factor de Resistencia a la Corrosión CRF = F 1 + F 2 + F 3 Los valores de CRF más negativos requieren de aleaciones más resistentes Determinación de la Clase de Resistencia a la Corrosión CRC Factor de Resistencia a la Corrosión (CRF) Clase de Resistencia a la Corrosión (CRC) CRF = 1 0 ≥ CRF > -7 -7 ≥ CRF > -15 ≥ CRF ≥ -20 CRF < -20 I II IV V PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 44

Condiciones crecientes de aleación, mayor resistencia a la corrosión Grados en cada Clase de Resistencia a la Corrosión CRC I 1. 4003 1. 4016 1. 4512 Clase de Resistencia a la Corrosión CRC II 1. 4301 1. 4307 1. 4311 1. 4541 1. 4318 1. 4306 1. 4567 1. 4482 III 1. 4401 1. 4404 1. 4435 1. 4571 1. 4429 1. 4432 1. 4578 1. 4662 1. 4362 1. 4062 1. 4162 IV 1. 4439 1. 4539 1. 4462 V 1. 4565 1. 4529 1. 4547 1. 4410 1. 4501 1. 4507 Ferríticos básicos Austeníticos Mo Dúplex tipo “lean” Súper austeníticos de mayor aleación Dúplex/súper dúplex NOTA 1 La definición de Clases de Resistencia a la Corrosión se empleará únicamente en este procedimiento de elección de grado y son solamente aplicables para aplicaciones estructurales. NOTA 2 Siempre podrá emplearse un grado de una clase superior en lugar de clase especificada por el factor CRF. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 45

Casos Especiales – piscinas Elementos portantes en ambientes de Clase de Resistencia a la Corrosión CRC piscinas cubiertas Elementos portantes, limpiados regularmente CRC III o CRC IV 1 Elementos portantes no limpiados regularmente Todos los elementos de fijación, unión y roscados (excluyendo 1. 4162, 1. 4662, 1. 4362, 1. 4062) CRC V (excluyendo 1. 4410, 1. 4501 y 1. 4507) Si el elemento es limpiado e inspeccionado en busca de signos de corrosión de manera regular, debería notificárselo al usuario de manera clara y por escrito. Deben especificarse la inspección, el método de limpieza y la frecuencia. Cuanto más frecuentes sean las actuaciones de limpieza, mayor será el beneficio. Esta frecuencia no debería ser inferior a una vez cada semana. En aquellos casos en los que la limpieza quede especificada, debe ser aplicable a todas las partes de la estructura, y no sólo a aquellas visibles y de fácil acceso. 1 • • • Ambientes altamente corrosivos La inmersión en agua de piscina no es un problema No emplear austeníticos estándares para elementos portantes que no puedan ser limpiados de manera regular – pueden fallar por corrosión bajo tensión (SCC) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 46

¿Puede el acero inoxidable corroerse o mancharse? Los aceros inoxidables son resistentes a la corrosión en la mayoría de ambientes que ocurren de manera natural Algunos grados pueden ser susceptibles a fenómenos de corrosión local: • si se escoge un grado inadecuado para el ambiente, o • si se ve expuesto a condiciones inesperadas, o • si los elementos no se limpian. Es importante adecuar el contenido de aleación a las condiciones de servicio PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 47

Susceptibilidad a la corrosión del Acero Inoxidable Uniforme No ocurre en ambientes que se dan de manera natural y para las aleaciones empleadas para aplicaciones estructurales Manchado Puede ocurrir para los aceros de baja aleación en un amplio rango de ambientes Antiestético pero sin consecuencias para la integridad estructural Corrosión por El riesgo aumenta con la tasa de deposición de cloruros picaduras El riego aumenta cuando la se reduce la aleación Antiestético y en general sin consecuencias para la integridad estructural Corrosión por El riesgo aumenta con la tasa de deposición de cloruros hendiduras El riego aumenta cuando la se reduce la aleación Necesita hendiduras muy pequeñas (< 0, 25 mm) y largos periodos de humedad Potencialmente grave Fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) Acción combinada de tensiones de tracción, cloruros y corrosión Riesgo vinculado a la temperatura Los grados austeníticos menos aleados comunes son los más susceptibles Potencialmente grave consecuencias de colapso PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 48

Corrosión bimetálica • Ocurre en metales diferentes en contacto • El metal menos noble (ánodo) se corroe más rápidamente que si los metales no estuvieran en contacto (el acero al carbono, el zinc y el aluminio son metales menos nobles que el acero inoxidable, se corroen más rápido) Puede prevenirse: Impidiendo la presencia de agua (p. e. pintando) o aislando los metales entre sí PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 49

PARTE 2 Cálculo estructural: elementos y uniones Resistencia frente a incendio Métodos avanzados de cálculo Recursos de diseño y de cálculo para ingenieros PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 50

Cálculo estructural: elementos y uniones PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 51

Eurocódigo 3: Parte 1 (EN 1993 -1) EN 1993 -1 -1 Reglas generales y reglas para edificios EN 1993 -1 -2 Proyecto de estructuras sometidas al fuego EN 1993 -1 -3 Perfiles y chapas de paredes delgadas conformadas en frío EN 1993 -1 -4 Acero Inoxidable EN 1993 -1 -5 Placas planas cargadas en su plano EN 1993 -1 -6 Resistencia y estabilidad de láminas EN 1993 -1 -7 Placas planas cargadas transversalmente EN 1993 -1 -8 Uniones EN 1993 -1 -9 Fatiga EN 1993 -1 -10 Tenacidad de fractura y resistencia transversal EN 1993 -1 -11 Cables y tirantes EN 1993 -1 -12 Reglas adicionales para la aplicación de la Norma EN 1993 hasta aceros de grado S 700 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 52

Eurocódigo 3, Parte 1 -4: Proyecto de estructuras de acero. Reglas generales. Reglas adicionales para los aceros inoxidables ‒ Modifica y suplementa las reglas para el acero al carbono cuando es necesario ‒ Grados austeníticos, dúplex y ferríticos ‒ Elementos soldados, laminados en caliente y conformados en frío ‒ Aplicable a edificación, puentes, etc. CEN. (2015). NBN EN 1993 -1 -4/A 1, Eurocode 3 - Design of steel structures Part 1 -4: General rules – Supplementary rules for stainless steels. Brussels. Supplementary Amendments PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 53

General Mismo procedimiento básico que para acero al carbono Debe tenerse en cuenta: • Factores parciales de seguridad: g. M 0 = 1, 10 g. M 1 = 1, 10 g. M 2 = 1, 25 g. M 0 = 1, 00 g. M 1 = 1, 00 g. M 2 = 1, 25 Acero al carbono • Se emplean las mismas reglas que para el acero al carbono en elementos traccionados y vigas arriostradas. • Deben tenerse en cuenta algunas diferencias en lo relativo a límites de clasificación seccional, abolladura local y curvas de pandeo debido a: • comportamiento tenso-deformacional no lineal • características de endurecimiento por deformación • diferentes niveles de tensiones residuales PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 54

Clasificación seccional • 4 Clases de secciones transversales (mismo procedimiento) • Mismos límites ancho/espesor excepto para elementos internos comprimidos (Clase 2 y 3) Clase 2 3 Parte flectada Parte comprimida (ac. inoxidable) (ac. al carbono) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 55

Anchos eficaces Mismo procedimiento que para acero al carbono, diferente expresión. Elementos internos comprimidos: (conformados en frío o soldados) Acero al carbono Elementos comprimidos volados: (conformados en frío o soldados) Idéntica a la de acero al carbono PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 56

Pandeo por flexión en pilares para secciones transversales Clase 1, 2 o 3 para secciones transversales Clase 4 Coeficiente de reducción Factor de imperfección Esbeltez límite El factor de imperfección y la esbeltez límite son diferentes a los proporcionados para elementos de acero al carbono y varían según el tipo de sección transversal, modo de pandeo y proceso de fabricación. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 57

Curvas de pandeo por flexión Tipo de elemento Angulares y C’s conformadas en frío Eje de pandeo Cualquiera Secciones en C rigidizadas y conformadas en frío Cualquiera Secciones huecas rectangulares conformadas en frío Cualquiera Secciones huecas circulares y elípticas conformadas en frío Cualquiera Secciones huecas rectangulares acabadas en caliente Cualquiera Secciones huecas circulares y elípticas acabadas en caliente Cualquiera Fuerte Secciones abiertas soldadas o laminadas en caliente Débil Austenítico y dúplex Ferrítico 0, 76 0, 21 / 0, 34 0, 2 0, 49 0, 2 0, 34 0, 2 0, 49 0, 3 0, 49 0, 2 0, 49 0, 2 0, 34 0, 2 0, 21 0, 2 0, 49 0, 2 0, 34 0, 2 0, 76 0, 2 0, 34 0, 2 En naranja: valores para acero al carbono PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 58

Curvas de pandeo para acero inoxidable Secciones angulares y en C conformadas en frío, secciones abiertas soldadas o laminadas en caliente (eje débil) Secciones en C rigidizadas, SHR conformadas en frío (Ferrítico), SHC/SHE conformadas en frío, SHR/SHC/SHE acabadas en caliente (Austenítico y Dúplex), secciones abiertas soldadas o laminadas en caliente (eje fuerte) SHR conformadas en frío (Austenítico y Dúplex) SHR/SHC/SHE acabadas en caliente (Ferrítico) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 59

Pandeo lateral en vigas Coeficiente reductor por LT Factor de imperfección Esbeltez límite El factor de imperfección y la esbeltez límite son también diferentes a los proporcionados para elementos de acero al carbono y varían según el tipo de sección transversal y proceso de fabricación. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 60

Curvas de pandeo lateral PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 61

Elementos flexocomprimidos La verificación de elementos flexocomprimidos se realizará con expresiones análogas a las de acero al carbono: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 62

Elementos flexocomprimidos Secciones transversales abiertas: pero Secciones transversales huecas rectangulares y circulares: D 1, D 2 y D 3 dependen del tipo de acero inoxidable PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 63

Resistencia a cortante A medida que aumenta la altura de las almas, se incrementa el riesgo de abolladura por cortante. La resistencia a la abolladura por cortante deberá verificarse cuando: La resistencia a cortante viene dada tanto por el alma como por las alas, y se tiene en cuenta de manera similar que para el acero al carbono, con alguna modificación de los límites y las expresiones: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 64

Resistencia a cortante Contribución del alma: Contribución de las alas: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 65

Cálculo de flechas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 66

Flechas • La no linealidad de la curva tenso-deformacional hace que la rigidez del acero inoxidable se reduzca a medida que aumentan las tensiones, por lo que las flechas son ligeramente superiores para el acero inoxidable que para el acero al carbono. • En lugar de considerar un modelo material elásticoperfectamente plástico, se emplea el modelo material de Ramberg-Osgood. • Una manera conservadora de estimar las flechas es usar la teoría estándar de vigas pero utilizando el módulo secante correspon-diente al máximo nivel de tensión del elemento en Estado Límite de Servicio (ELS) en lugar del módulo de Young. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 67

Flechas Tensión σ El módulo secante ES correspondiente a un nivel de tensión dado en ELS (determinado a partir del modelo de Ramberg. Osgood): σ en ELS Familia acero inoxidable Ferrítico Austenítico Dúplex Et ES 14 7 8 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 Deformación ε 68

Flechas • De manera simplificada, puede despreciarse la variación de ES a lo largo del elemento y se adoptará el valor mínimo en toda la longitud (correspondiente a los valores máximos de las tensiones 1 y 2 en el elemento). • Emplear el valor medio de ES a partir de los módulos correspondientes al ala traccionada ES 1 y al ala comprimida ES 2: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 69

Uniones PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 70

Norma europea para tornillos de Acero Inoxidable EN ISO 3506: 2009 Propiedades mecánicas de tornillos de aceros inoxidables resistentes a la corrosión Parte 1: Tornillos y pernos Parte 2: Tuercas Actualmente no hay ninguna norma para tornillos de acero inoxidable dúplex pero se incluirán en la EN ISO 3506: 2017 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 71

Uniones atornilladas: aspectos generales • En general, pueden adoptarse las reglas para acero al carbono, excepto aquellas reglas especiales para la resistencia portante de las partes unidas que en las que aplican las de acero inoxidable. • La resistencia a la corrosión de la unión de acero inoxidable deberá ser al menos equivalente a la del material a unir. Por ejemplo, deberán emplearse tornillos A 4, o mejores, para unir elementos de material 1. 4401. Puede ocurrir un cierto gripado en aquellas superficies cargadas y sometidas a movimiento, resultado de la adhesión local y la ruptura de las superficies. Recomendaciones para evitar el gripado: • Reducir la velocidad de instalación • Asegurarse de que las roscas sean lo más suave posibles • Lubricar la parte interna o externa de las roscas PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 72

Tornillos pretensados Actualmente no existen reglas de cálculo, pero el proyecto de investigación europeo SIROCO ha demostrado: • Los tornillos de acero inoxidable austenítico y dúplex pueden ser pretensados satisfactoriamente siempre que se emplee el grado, método de apriete y lubricante adecuados, • La pérdida de pretensado que ocurre en los tornillos de acero inoxidable es similar a la observada en uniones de acero al carbono, • Los factores de deslizamiento medidos en superficies chorreadas de acero inoxidable fueron como mínimo equivalentes a una Clase B (0, 4). Las recomendaciones finales de SIROCO estarán disponibles en 2018 y se espera que sean incorporadas en la próxima revisión de EN 1993 -1 -4 y EN 1090 -2. Mientras tanto, deberán realizarse ensayos para demostrar la aceptabilidad de las uniones de tornillos de acero inoxidable pretensados. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 73

Uniones soldadas • PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 74

Soldar acero al carbono al inoxidable • El acero inoxidable se suelda de manera común al acero al carbono. • El material de aportación debería estar fuertemente aleado para garantizar unas propiedades mecánicas adecuadas y la resistencia a la corrosión de la unión. • Para evitar la corrosión bimetálica, cualquier sistema de pintura aplicado sobre el acero al carbono deberá extenderse hacia el elemento de acero inoxidable una distancia de unos 75 mm. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 75

Resistencia frente a incendio PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 76

Propiedades mecánicas a altas temperaturas El acero inoxidable pierde resistencia y rigidez a una velocidad diferente a la del acero al carbono puesto que sus composiciones son diferentes. Curvas de reducción de resistencia y rigidez genéricas: • • Austenítico I: Austenítico III: Dúplex II: Ferrítico II: 1. 4301, 1. 4307, 1. 4318 1. 4401, 1. 4404, 1. 4541 1. 4571 1. 4362, 1. 4062, 1. 4482 1. 4462, 1. 4162, 1. 4662 1. 4509, 1. 4521, 1. 4621 1. 4003, 1. 4016 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 77

Factor de reducción para el límite elástico Reducción de resistencia (límite elástico) kp 0, 2, = fp 0, 2, / fy Austenítico Grupo II (1. 4401) Dúplex Grupo II (1. 4462) Dúplex Grupo I (1. 4362) Acero al Carbono Temperatura [ºC] PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 78 February 2021

Reducción de rigidez (austenítico y dúplex) k. E, = E / E 1. 2 1 KE 0. 8 0. 6 Acero Inoxidable Stainless steel Carbon Steel Acero al Carbono 0. 4 0. 2 0 0 200 400 600 800 Temperatura °C 1000 1200 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 79

Cálculo de la resistencia frente a incendio En general, deberá aplicarse lo establecido para acero al carbono, adoptando las siguientes resistencias características: • Se emplea la tensión correspondiente a una deformación total del 2% si no hay efectos de inestabilidad (vigas arriostradas, elementos a tracción) • Se emplea la tensión correspondiente a una deformación plástica del 0, 2% cuando se consideren efectos de inestabilidad (abolladura local, pandeo por flexión, pandeo lateral) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 80

Cálculo de la resistencia frente a incendio Clasificación de la sección PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 81

Cálculo de la resistencia frente a incendio Elementos a tracción Vigas arriostradas lateralmente clases 1, 2 y 3 clase 4 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 82

Factor de reducción para tensión 2% def. Reducción de resistencia (tensión para 2% deform) k 2, = f 2, / fy Austenítico Grupo II (1. 4401) Dúplex Grupo II (1. 4462) Dúplex Grupo I (1. 4362) Acero al Carbono PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Temperatura [ºC] February 2021 Proyecto de Diseminación RFCS 709600 83

Cálculo de la resistencia frente a incendio Vigas no arriostradas lateralmente (para todas las clases de sección) PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 84

Cálculo de la resistencia frente a incendio Pilares Para el acero inoxidable, las curvas de pandeo se basan en el límite elástico (tensión 0, 2%), puesto que la rigidez y la resistencia se degradan rápidamente PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 85

Cálculo de la resistencia frente a incendio Pilares α y λ 0 son valores a temperatura ambiente PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 86

Cálculo de la resistencia frente a incendio Pilares PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 87

Métodos avanzados de cálculo Mejora de la resistencia en secciones conformadas en frío Continuous Strength Method (CSM) Modelización numérica mediante EF PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 88

Mejora de la resistencia en secciones conformadas en frío Anejo B del Manual de Diseño para Acero Inoxidable Estructural PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 89

Mejora de la resistencia en secciones conformadas en frío • PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 90

Mejora de la resistencia en secciones conformadas en frío PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 91

Ejemplo de aplicación 2 t 2 t Tener en cuenta la mejora de la resistencia por endurecimiento por deformación durante el conformado de la sección supone un incremento del 42% de la resistencia a flexión. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 92

Continuous Strength Method (CSM) Anejo D del Manual de Diseño para Acero Inoxidable Estructural PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 93

Continuous Strength Method (CSM) El comportamiento no lineal del material y el importante endurecimiento del acero inoxidable no se contempla en los métodos convencionales de cálculo. No se aprovecha del todo el potencial la sección transversal. El Continuous Strength Method se basa en un modelo material que incluye los efectos de endurecimiento por deformación. Método tradicional CSM Esbeltez a partir de geometría y fy Clasificación de la sección Modelo material elástico-plástico perfecto Resistencia Esbeltez a partir de geometría y fy Capacidad de deformación de la sección a partir de curva base Modelo material elástico con endurecimiento lineal Resistencia PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 94

¿Por qué el CSM? ‒ Las provisiones de cálculo actuales son muy conservadoras, particularmente para secciones robustas de acero inoxidable. ‒ El marco actual de clasificación seccional y el modelo material -e elástico-plástico perfecto no representa el verdadero comportamiento material del acero inoxidable. ‒ El endurecimiento por deformación debería tenerse en cuenta para un diseño eficiente. ‒ Estos hechos llevaron al desarrollo del método basado en deformaciones conocido como el Continuous Strength Method. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 95

Comportamiento a compresión de secciones de acero inoxidable Ensayos EN 1993 -1 -4 A fy Clase 1 -3 Secciones totalmente eficaces Secciones no completamente eficaces Aeff fy Clase 4 Esbeltez de la sección transversal Comparación entre resultados de 81 ensayos a compresión y expresiones actuales de cálculo PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 96

Comportamiento a flexión de secciones de acero inoxidable Ensayos EN 1993 -1 -4 Wpl fy Wel fy Clase 1 y 2 Clase 3 Clase 4 Weff fy Esbeltez de la sección transversal Comparación entre resultados de 65 ensayos de flexión en el plano y expresiones actuales de cálculo PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 97

Curva base del CSM • Curva base: para Cálculo esbeltez local: fcr, p tensión crítica de abolladura local • Analíticamente • Numéricamente PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 98

Modelo material del CSM A partir de la deformación máxima ecsm tensión de cálculo fcsm mediante: Familia de acero inoxidable C 1 C 2 C 3 Austenítico 0. 10 0. 16 1. 00 Dúplex 0. 10 0. 16 1. 00 Ferrítico 0. 40 0. 45 0. 60 Modelo material elástico con endurecimiento lineal en sustitución del modelo elasto-plástico perfecto PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 99

Continuous Strength Method (CSM) Cálculo de la resistencia a compresión según el CSM 1. Determinar la esbeltez de la sección transversal para la sección entera o el elemento más esbelto 2. Obtener la capacidad de deformación correspondiente de la curva base 3. Determinar la tensión resultante fcsm del modelo material para secciones formadas por chapas (diapositivas anteriores) 4. La resistencia seccional a compresión es el producto de la tensión límite fcsm y el área de la sección transversal PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 100

Expresiones y procedimiento de cálculo Método tradicional CSM Esbeltez a partir de geometría y fy Clasificación de la sección Modelo material elástico-plástico perfecto Resistencia Esbeltez a partir de geometría y fy Capacidad de deformación de la sección a partir de la curva base Modelo material elástico con endurecimiento lineal Resistencia Compresión: Flexión: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 101

Continuous Strength Method (CSM) Ejemplo: sección huecas rectangular 80 x 4 Resistencia nominal: Resistencia mejorada: CSM + resistencia mejorada: curva base Modelo material elástico con endurecimiento lineal: Usar CSM + resistencia mejorada fya supone un incremento del 60% de la resistencia. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 102

Modelización numérica mediante EF Anejo C del Manual de Diseño para Acero Inoxidable Estructural PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 103

Modelización numérica mediante EF • Los avances en capacidad de computación, software y conocimiento, junto con la ambición de proyectar estructuras cada vez más singulares, explican el auge del diseño asistido mediate modelización numérica mediante Elementos Finitos (EF). • Cada software comercial es diferente, con sus particularidades, por lo que no se pretende proporcionar directrices para el diseño asistido por EF. • No obstante, hay un aspecto común a todo software que hay que tratar de manera especial para el acero inoxidable: LA CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 104

Modelo material de Ramberg-Osgood • El modelo clásico de R-O sólo predice de manera precisa el comportamiento hasta el límite elástico fy. • Para la caracterización de la curva completa del material se añade un segundo tramo. Parámetros necesarios: fy E fu n m Pueden obtenerse de ensayos o estimarse de tablas o ecuaciones PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 105

Modelo material de Ramberg-Osgood Cálculo analítico/estimación de los parámetros necesarios: Exponentes de no linealidad n y m: Tabla 6. 4 Manual Diseño Resistencia y deformación últimas fu y eu: para austeníticos y dúplex para ferríticos Sección 2. 3. 1 Manual Diseño PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 106

Definición del material para EF A la hora de definir el material (curva tensión-deformación) a emplear en la modelización numérica por elementos finitos, existen diferentes alternativas en función de los datos medidos que se conozcan: • • • fy E fu n m • • • curva tensión-deformación entera (ensayo de material) ningún parámetro … El Manual de Diseño cuenta con una tabla que recoge los diferentes casos y define cómo pueden obtenerse los parámetros que faltan (siguiente diapositiva). De manera general, se recomienda emplear los valores medidos de los parámetros que se dispongan, y obtener el resto de las ecuaciones o tablas proporcionadas en el Manual. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 107

Definición del material para FE Diferentes casos para la definición de las curvas tenso-deformacionales: Tipo de análisis numérico (EF) Caso 1. Cálculo a partir Sección de propiedades 2. 3. 1 nominales Sección 2. 3. 1 Sección 2. 3. 2 Sección 2. 3. 1 Ec. (C. 6) o (C. 7) Tabla 6. 4 Ec. (C. 8) Medido Ec. (C. 10) o Ec. (C. 6) o (C. 11) (C. 7) Tabla 6. 4 Ec. (C. 8) Medido Ec. (C. 6) o (C. 7) Tabla 6. 4 Ec. (C. 8) Caso 4. Medido Cálculo/validación de modelos a partir de la curva tenso-deformación medida (por ejemplo, validación de modelos de elementos finitos) Medido o ajustado mediante regresión o Ec. (C. 3) Medido o ajustado mediante regresión PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 108

Recursos de diseño y de cálculo para ingenieros PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 109

Manual de Diseño para Acero Inoxidable Estructural • Recomendaciones • Ejemplos de cálculo • Comentarios • Software y apps 1º Edición : 1993 2º Edición : 2002 3º Edición : 2006 4º Edición : 2017 PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 110

www. steel-stainless. org/designmanual Todos los documentos relacionados con PUREST en todos los idiomas están disponibles de manera gratuita en: PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 111

Software de cálculo online y apps • Propiedades de secciones y resistencia de elementos (secciones estándares o definidas por el usuario) www. steel-stainless. org/software • Casos de estudio www. steel-stainless. org/Case. Studies PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 112

Conclusiones PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 113

Conclusiones/Resumen • El acero inoxidable es una aleación de acero resistente a la corrosión empleado en la construcción: - en ambientes agresivos, - donde el mantenimiento resulta difícil - por razones arquitectónicas • Existen diferentes grados adecuados para diferentes ambientes • Comportamiento estructural: similar al del acero al carbono, siendo necesarias algunas modificaciones debido a su curva tensión-deformación no lineal • A altas temperaturas, los aceros inoxidables pierden resistencia y rigidez a una velocidad diferente a la del acero al carbono • Existen recursos que pueden ayudar en la selección del material y el diseño y cálculo de las estructuras de acero inoxidable. PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 114

Muchas gracias Esther Real, Itsaso Arrayago y Enrique Mirambell Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Universitat Politècnica de Catalunya PUREST: Promoción de nuevas reglas del Eurocódigo para aceros inoxidables estructurales Proyecto de Diseminación RFCS 709600 115