prontuario de perfiles de acero: ipe, hea, heb, upn y tubos con su clase y sus resistencias

Perfil en I de alas estrechas y paralelas, el de las vigas: mucho canto para su peso y mucha inercia según y, pero poca según z (i_y es de 3 a 5 veces i_z), así que como pilar pandea pronto por el eje débil. Sus almas son esbeltas: a compresión pura son de clase 4 del IPE 300 al 600 en S 355 y del IPE 450 al 600 en S 275.

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 66 %: un IPE 300 de S 275 resiste 813 kN con l_k = 3 m y 279 kN con 6 m (χ pasa de 0,577 a 0,198). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Sin curva, los de clase 4 a compresión en S 275 (del IPE 450 al 600): su N_b,Rd pide la sección eficaz.

Perfil en H de alas anchas (b = 300 mm desde el HEA 300), la serie ligera: con alas más finas que el HEB, algunos tienen el ala de clase 3 a flexión (del HEA 260 al 300 en S 355) y su m_c,rd sale con w_el. Los grandes son de clase 4 a compresión pura (del HEA 650 al 1000 en S 275).

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 51 %: un HEA 200 de S 275 resiste 1026 kN con l_k = 3 m y 498 kN con 6 m (χ pasa de 0,728 a 0,354). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Sin curva, los de clase 4 a compresión en S 275 (del HEA 650 al 1000): su N_b,Rd pide la sección eficaz.

La serie de alas anchas con más espesor de ala y alma que el HEA del mismo número: el pilar habitual. A compresión pura solo los mayores son de clase 4 (del HEB 900 al 1000 en S 275, del HEB 800 al 1000 en S 355).

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 51 %: un HEB 200 de S 275 resiste 1505 kN con l_k = 3 m y 743 kN con 6 m (χ pasa de 0,736 a 0,363). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Sin curva, los de clase 4 a compresión en S 275 (del HEB 900 al 1000): su N_b,Rd pide la sección eficaz.

Perfil en U: el alma y dos alas que salen hacia el mismo lado, de cara interior inclinada (la tabla da su espesor medio). No es simétrico respecto a z: el centro de esfuerzos cortantes cae fuera de la sección y, sin arriostrar, la viga se tuerce aunque la carga pase por el alma (la calculadora lo deja fuera de alcance). El m_c,rd de la tabla es el de la sección, según y. La tabla de geometría da además, del catálogo de ArcelorMittal, lo que pide su pandeo por flexotorsión: y_s, del dorso del alma al centro de gravedad; y_M, de este al centro de esfuerzos cortantes, por detrás del alma; la inercia a torsión I_t y el módulo de alabeo I_w.

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 70 %: un UPN 200 de S 275 resiste 236 kN con l_k = 3 m y 70 kN con 6 m (χ pasa de 0,280 a 0,083). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Un UPN solo es simétrico respecto a y: su centro de esfuerzos cortantes cae por detrás del alma, a y_M del centro de gravedad (de 2,67 a 5,41 cm, en la tabla de geometría). Al pandear según y, en el plano del alma, la pieza además gira: es el pandeo por flexotorsión (EC3 6.3.1.4), con una carga crítica N_cr,TF menor que la de Euler según y. El N_b,Rd de la tabla y de la figura es el menor de los dos modos. Con l_k = 3 m en los dos ejes, N_cr,TF es de 2,3 a 6,2 veces la de Euler según z y manda la flexión según z en todos; con el eje débil arriostrado (l_k,z menor que l_k,y) puede mandar la flexotorsión, que no depende de l_k,z: ábrelo en la calculadora con tus longitudes.

Tubo cuadrado: la misma inercia en los dos ejes y, al ser cerrado, no vuelca. Su sección depende de cómo se fabrica, por los radios de las esquinas: conformado en frío (UNE-EN 10219-2, r_o de 2t a 3t) o laminado en caliente (UNE-EN 10210-2, r_o = 1,5t). Con el mismo lado y espesor, el de en frío tiene algo menos de área, inercia y módulos, y además pandea con la curva c, frente a la a del de en caliente: por eso hay una fila de cada.

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 54 %: un tubo cuadrado 120×5 en frío de S 275 resiste 409 kN con l_k = 3 m y 187 kN con 6 m (χ pasa de 0,699 a 0,320). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Laminado en caliente, con la curva a, el mismo tubo resiste 493 kN con 3 m.

Tubo circular: la misma inercia en cualquier dirección y no vuelca. La geometría es la misma en frío (UNE-EN 10219-2) y en caliente (UNE-EN 10210-2); lo que cambia es la curva de pandeo (c en frío, a en caliente), así que las resistencias de la sección son iguales y n_b,rd, no.

Al doblar la longitud de pandeo, la resistencia baja un 61 %: un tubo circular ø 114,3×5 en frío de S 275 resiste 272 kN con l_k = 3 m y 107 kN con 6 m (χ pasa de 0,604 a 0,238). En las piezas esbeltas manda la carga crítica de Euler, que va con 1/l_k². Laminado en caliente, con la curva a, el mismo tubo resiste 333 kN con 3 m.