Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 MegaPascales.
Propiedades
Punto de fluencia
El punto de fluencia mide la fuerza mínima que crea una deformación permanente en el acero estructural. Como esta medida es bastante fácil de determinar, el punto de fluencia es un parámetro común observado en las especificaciones del acero estructural. El punto de fluencia se prueba determinando la forma de la recta de fluencia. Cuando ocurre la deformación permanente, esto significa que la estructura atómica y cristalina del acero ha cambiado. La medida se puede arrojar sobre un diagrama de deformación-carga que muestre la intersección de la curva correspondiente con la línea de fluencia. Un valor normal para el acero estructural es del 0,2%.
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción mide cuánto estiramiento o tracción longitudinal puede soportar una pieza de acero estructural antes de romperse o deformarse permanentemente. Esta deformación permanente se conoce como punto de fractura. El valor se determina dividiendo el área o sección transversal del acero estructural por la cantidad de carga aplicada al material. La unidad de medida se expresa en libras por pulgada cuadrada o kilogramos por centímetro cuadrado. El acero estructural tiene una alta resistencia a la tracción cuando se lo compara con otros materiales como el hormigón, de modo que resulta en un excelente material para construcción. La resistencia a la tracción del acero estructural también es una de las propiedades medidas con mayor frecuencia.
Límite elástico
El límite elástico mide la máxima deformación del material estructural antes de ser destruido o incapacitado de usar de forma práctica, sin recobrar su posición funcional. Este límite se mide en el punto de deformación. Para que un material estructural pase la prueba elástica, cualquier deformación permanente que resulte de la aplicación de una carga, debe hacer que el material sea aún funcional para el uso al que está destinado. Si una pieza de acero estructural es dañada más allá de su límite elástico, incluso si no muestra signos de destrucción, puede aún tener un daño permanente oculto que comprometa la integridad del material. La unidad de medida de esta propiedad mecánica se conoce como módulo de elasticidad de Young, en honor a Thomas Young.
Módulo de cortante
Cuando el acero es sometido a fuerzas cortantes donde las fuerzas actuantes son paralelas al área del material, se tiende a producir un dislocamiento lateral de la estructura atómica del material.
El módulo de corte (G) se obtiene con la expresión
Donde t es el esfuerzo cortante, y Y es la deformación cortante. El módulo de corte se correlaciona con el módulo de elasticidad mediante la siguiente expresión:
Donde v es el módulo de Poisson con valor de 0.29 tanto para el hierro como para el acero.
Resistencia al impacto
La resistencia al impacto es una medida para determinar la capacidad que tiene un acero de absorber una cantidad de energía, al hacerle aplicaciones de cargas rápidas.
Una mediada confiable de la resistencia al impacto puede obtenerse a través de la tenacidad.
La tenacidad es la habilidad del acero para soportar cargas que produzcan fractura. Un material tenaz es definido es función a la resistencia a la propagación inestable de una fractura en presencia de una muesca.
Para tensión uniaxial, la tenacidad puede ser expresada como el área total bajo la curva de diagrama esfuerzo-deformación fuera del punto de fractura donde termina el diagrama. Pero, en general, es muy difícil encontrar un elemento en una estructura con solo esfuerzos uniaxiales de tensión requiriéndose un método numérico más complejo para determinar la tenacidad de un material
