En primer lugar, la introducción estructural del acero en forma de H:
El acero en forma de H es un nuevo tipo de acero económico para la construcción. Su sección transversal es económica y eficiente, con buenas propiedades mecánicas. Durante el laminado, la deformación en cada punto de la sección transversal es relativamente uniforme y la tensión interna es baja. En comparación con el acero convencional en forma de I, presenta ventajas como un mayor módulo de elasticidad, ligereza y ahorro de metal, lo que permite reducir la estructura del edificio entre un 30 % y un 40 %. Además, gracias a que sus alas son paralelas interna y externamente, y sus extremos forman ángulos rectos, se puede ensamblar en componentes, lo que permite ahorrar un 25 % en soldadura y remachado. Se utiliza frecuentemente en grandes edificios (como fábricas, rascacielos, etc.) que requieren una gran capacidad de sección transversal y una buena estabilidad, así como en puentes, barcos, maquinaria de elevación y transporte, cimientos de equipos, soportes, pilotes de cimentación, etc.
El acero en forma de H es un acero de sección transversal económico con mejores propiedades mecánicas, desarrollado a partir de la optimización del acero en forma de I, especialmente porque su sección transversal se asemeja a la letra inglesa "H". Sus características son las siguientes:
Ala ancha y gran rigidez lateral. Alta resistencia a la flexión, entre un 5 % y un 10 % superior a la del acero en forma de I. Las dos superficies del ala son paralelas, lo que facilita la conexión, el mecanizado y la instalación. En comparación con las vigas I soldadas, ofrece bajo coste, alta precisión, baja tensión residual, no requiere materiales de soldadura costosos ni inspección de soldadura, y supone un ahorro de aproximadamente el 30 % en el coste de producción de estructuras de acero. Bajo la misma carga transversal, el peso de la estructura de acero H laminado en caliente es entre un 15 % y un 20 % menor que el de la estructura de acero tradicional. En comparación con las estructuras de hormigón, las estructuras de acero H laminado en caliente permiten aumentar la superficie útil en un 6 % y reducir el peso propio de la estructura entre un 20 % y un 30 %, disminuyendo así la fuerza interna del diseño estructural. El acero en forma de H se puede procesar para obtener perfiles en forma de T, y las vigas alveolares se pueden combinar para formar diversas secciones transversales, lo que satisface ampliamente las necesidades de diseño y producción de ingeniería.
Segundo, el ámbito de aplicación del acero en forma de H:
El acero en forma de H se utiliza principalmente para componentes de vigas y columnas en estructuras industriales y civiles.
① Soportes estructurales de acero para estructuras industriales
2. Pilotes de acero y estructuras de soporte para proyectos subterráneos
③Estructuras para equipos industriales como los de petroquímica y energía eléctrica
④ Componentes de puentes de acero de gran luz
⑤Estructuras de armazón para la fabricación de barcos y maquinaria
⑥Soportes de viga para trenes, automóviles y tractores
⑦Cintas transportadoras de puerto y soportes deflectores de alta velocidad
El acero con perfil en H es un material de acero económico con sección transversal, ampliamente utilizado en la industria, la construcción, puentes, plataformas de perforación petrolera, etc. Se prevé que la demanda de acero con perfil en H en mi país será de aproximadamente 2,5 millones de toneladas en 2005 y 5 millones de toneladas en 2010, pero la capacidad de producción anual de mi país para este material es actualmente de 1,2 millones de toneladas, y la demanda del mercado es enorme.
En tercer lugar, ¿cuáles son las características del acero en forma de H?
1. Alta resistencia estructural: En comparación con el acero en forma de I, el módulo de sección es grande y, bajo las mismas condiciones de carga, puede ahorrar entre un 10 y un 15 % de metal.
2. Estilo de diseño flexible y rico: Con la misma altura de viga, el vano de la estructura de acero puede ser un 50% mayor que el de la estructura de hormigón, lo que hace que la distribución del edificio sea más flexible.
3. Ligereza de la estructura: En comparación con las estructuras de hormigón, la reducción del peso de la estructura disminuye la fuerza interna del diseño estructural, lo que puede reducir los requisitos de tratamiento de los cimientos, simplificar la construcción y abaratar los costes.
4. Alta estabilidad estructural: La estructura de acero, basada principalmente en perfiles H laminados en caliente, posee una estructura científica y racional, buena plasticidad y flexibilidad, y alta estabilidad estructural. Es idónea para edificios que soportan grandes vibraciones e impactos. Presenta una gran resistencia ante desastres naturales y resulta especialmente adecuada para edificios en zonas sísmicas. Según las estadísticas, en los terremotos más devastadores del mundo, de magnitud superior a 7, las estructuras de acero basadas principalmente en perfiles H sufrieron los menores daños.
5. Incrementar la superficie útil de la estructura: En comparación con las estructuras de hormigón, la sección transversal de las columnas de acero es menor, lo que permite incrementar la superficie útil del edificio. Dependiendo de la forma del edificio, esta superficie útil puede aumentar entre un 4 % y un 6 %.
6. Ahorro de mano de obra y materiales: En comparación con el acero soldado en forma de H, permite un ahorro significativo de mano de obra y materiales, reduce el consumo de materias primas, energía y mano de obra, presenta bajas tensiones residuales y ofrece una buena apariencia y calidad superficial.
7. Fácil de mecanizar: La estructura es fácil de conectar e instalar, y es fácil de desmontar y reutilizar.
8. Protección ambiental: El uso de acero con perfil en H protege eficazmente el medio ambiente, lo cual se manifiesta en tres aspectos: Primero, en comparación con el hormigón, permite la construcción en seco, generando menos ruido y polvo; segundo, gracias a su menor peso propio, se requiere menos tierra para la cimentación, minimizando el impacto en los recursos naturales. Además, se reduce considerablemente la cantidad de hormigón utilizado y la excavación de montañas y canteras, lo que contribuye a la protección del medio ambiente; tercero, al finalizar la vida útil de la estructura y tras su desmantelamiento, se genera poca cantidad de residuos sólidos y se obtiene un alto valor de reciclaje de la chatarra de acero.
9. Alto grado de industrialización: La estructura de acero, basada principalmente en perfiles H laminados en caliente, presenta un alto grado de industrialización, lo que facilita la fabricación mecánica, la producción intensiva, la alta precisión, la fácil instalación y el control de calidad. Puede utilizarse en fábricas de viviendas, puentes, plantas industriales, etc. El desarrollo de las estructuras de acero ha impulsado el desarrollo de cientos de industrias emergentes.
10. Rápida construcción: Ocupa poco espacio, es apta para construir en cualquier condición climática y se ve menos afectada por las inclemencias del tiempo. La construcción de estructuras de acero con perfiles H laminados en caliente se completa entre dos y tres veces más rápido que la de estructuras de hormigón, duplicando la rentabilidad del capital invertido, lo que reduce los gastos y ahorra inversión.
Cuarto, la diferencia entre el acero en forma de H y el acero en forma de I:
El acero en forma de I, ya sea ordinario o ligero, tiene una sección transversal relativamente alta y estrecha, por lo que el momento de inercia de sus dos brazos principales es muy diferente. Por lo tanto, generalmente solo se puede usar directamente para elementos doblados en el plano del alma o para formar elementos estructurales reticulares. No es adecuado para elementos comprimidos axialmente ni para elementos doblados perpendicularmente al plano del alma, lo que limita considerablemente su aplicación.
El perfil H de acero ofrece un corte eficiente y económico (al igual que otros perfiles como el acero de pared delgada doblado en frío y las chapas onduladas). Gracias a su sección transversal optimizada, permite un uso más eficiente del acero y mejora su capacidad de carga. A diferencia del perfil I convencional, el perfil H presenta una brida más ancha y superficies internas y externas generalmente paralelas, lo que facilita su unión con otros componentes mediante pernos de alta resistencia. Su gama de tamaños es amplia y completa, lo que simplifica el diseño y la selección.
Las alas de los perfiles H son de igual espesor, con secciones laminadas y secciones combinadas formadas por tres placas soldadas entre sí. Los perfiles I son perfiles laminados. Debido a limitaciones en la tecnología de producción, el borde interior del ala presenta una pendiente de 1:10. El laminado de los perfiles H difiere del de los perfiles I convencionales, que solo utilizan un juego de rodillos horizontales. Debido a que su ala es ancha y carece de pendiente (o esta es mínima), es necesario añadir un juego de rodillos verticales para el laminado simultáneo. Por consiguiente, su proceso y equipo de laminado son más complejos que los de los trenes de laminación convencionales. La altura máxima de los perfiles H laminados que se pueden producir en China es de 800 mm. Si se supera esta altura, solo se pueden fabricar perfiles combinados soldados. La norma nacional china para perfiles H laminados en caliente (GB/T11263-1998) clasifica los perfiles H en tres categorías: ala estrecha, ala ancha y perfil reforzado, con los códigos hz, hk y hu, respectivamente. Las vigas H de ala estrecha son adecuadas para vigas o elementos sometidos a compresión-flexión, mientras que las vigas H de ala ancha y los pilotes de viga H son adecuados para elementos sometidos a compresión axial o compresión-flexión. En comparación con las vigas H, las vigas W, IX e IY no ofrecen el mismo rendimiento bajo la misma carga.
Fecha de publicación: 22 de enero de 2025