acero trbajo 2
TRANSCRIPT
ACERO ESTRUCTURAL
República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica
De Las Fuerzas Armadas Bolivarianas
(UNEFAB)
Núcleo De Anzoátegui – Ext. Puerto Píritu
Ambiente Bicentenario 5 De Julio De 1811
ACERO ESTRUCTURAL
PROF.: ING. José González
Bachilleres:
Villegas Ruíz Rosa V. C.I: V- 17.433.378
Urbaneja Velásquez Keilin C. C.I: V-18.511.300
VII Semestre Ing. Civil Nocturno
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 2
ÍNDICE
PÁG.
ACERO ESTRUCTURAL:
Definición …………………………………………………………………………..… 7
Tipos De Acero Estructural ………………………………………………………. 7
PROPIEDADES MECANICAS Y QUIMICAS DEL ACERO ESTRUCTURAL:
Propiedades Mecánicas …………..………………………………………………
11
Propiedades Químicas ……………..……………………………………………. 12
LA INDUSTRIA DEL ACERO Y SU APLICACIÓN EN LAS ESTRUCTURAS METALICAS:
El acero en la construcción ……………….…………………………………….
14
Ventajas del uso del acero ………………………………………..……………..
15
Desventajas del uso del acero …………………………………………………..
16
PROBLEMAS ESPECIALES DE LAS ESTRUCTURAS METALICAS:
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 3
Miembros y estructuras ………………………………………………………....
17
Conexiones y estabilidad ……………………………………………………..….
18
CONCLUSIÓN ……………………………………………………………………. 20
BIBLIOGRAFÍA ……………………………………………………………………
21
ANEXOS.
Tablas Según Normas ASTM 36/A …………………………………………. 23
Primeras Grandes Obras Con Acero. …………………………..…………… 25
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 4
INTRODUCCIÓN
El material recopilado en la siguiente investigación esta basado en el acero
estructural, en sus propiedades como material constructivo y aspectos mas
resaltantes sobre este material en el ámbito de la construcción civil.
El acero proviene de la aleación del hierro con otros materiales los cuales le
dan sus cualidades físicas propias. Estas cualidades de los aceros y su
comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la
cantidad de carbono y de su distribución en el hierro. Antes del tratamiento
térmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias:
ferrita, perlita y cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas
cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita, un
compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran
dureza y muy quebradiza. La perlita es una profunda mezcla de ferrita y
cementita, con una composición específica y una estructura característica, y
sus propiedades físicas son intermedias entre las de sus dos componentes.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 5
La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente
depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el
contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la
de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por completo
compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es
una mezcla de perlita y cementita.
Entre las ventajas del acero se encuentran ductibilidad, tenacidad alta
resistencia, rapidez de montaje del material, facilidad para laminarse y entre
sus principales desventajas se encuentra la corrosión y su suceptibilidad al
pandeo.
El acero es empleado en todo tipo de construcción, desde clavos para obras
de madera hasta barras de refuerzo para estructuras de concreto armado.
Particularmente el acero estructural corresponde al empleo de perfiles
laminados.
El diseño de estructuras de acero implica la selección de perfiles estándar
laminados en caliente, esta es la forma mas empleada del acero estructural.
Adicionalmente, cuando la disponibilidad del tamaño necesario para el
diseño no es posible, se fabrican perfiles a partir de láminas de acero,
soldadas o apernadas.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 6
ACERO ESTRUCTURAL
El acero estructural se define como el producto resultante de la aleación de
hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio,
fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas.
La aleación se realiza con un porcentaje de hierro (mínimo 98 %), con
contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de
minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre,
sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie.
TIPOS DE ACERO ESTRUCTURAL:
Debido a que el acero estructural puede laminarse económicamente en una
variedad de formas y tamaños sin un cambio importante de sus propiedades
físicas, La industria de la construcción ha desarrollado diferentes formas de
secciones y tipos de acero que se adaptan más eficientemente a las
necesidades de la construcción.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 7
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construcción incluyen
perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, usadas en edificios e
instalaciones para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados y
concreto preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas para el concreto
reforzado; láminas plegadas usadas para techos y pisos.
(Secciones comerciales del acero estructural)
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 8
El acero estructural según su forma se clasifica en:
Perfiles Estructurales: Los perfiles estructurales son piezas de acero
laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal
o ángulo.
Barras: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado,
cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en
todos los tamaños.
Planchas: Las planchas de acero estructural son productos planos de
acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y
espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente
Aceros para Hormigón (Acero de refuerzo para armaduras):
Barras corrugadas.
Alambrón
Alambres trefilados ( lisos y corrugados)
Mallas electro soldables de acero – Mallazo.
Armaduras básicas en celosía.
Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.
Armaduras pasivas de acero Redondo liso para Hormigón
Armado.
Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 9
Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con
diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en
una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm.
Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o
mallazo constituidos por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm.
Según ASTM (sociedad americana para las pruebas de materiales) el
acero estructural se clasifica:
Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): Es un acero estructural al carbono,
utilizado en construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de
energía, torres para comunicación y edificaciones remachadas,
atornilladas o soldadas, herrajes eléctricos y señalización.
Acero ASTM A - 572 (NTC 1985): Es un acero de calidad estructural
de alta resistencia y baja aleación Es empleado en la construcción de
estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para
comunicación, herrajes eléctricos, señalización y edificaciones
remachadas, atornilladas o soldadas.
Acero ASTM A - 242 (NTC 1950): Es un acero de alta resistencia y
baja aleación (HSLA), para construcciones soldadas, remachadas o
atornilladas, aplicado principalmente para estructuras.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 10
PROPIEDADES MECÁNICAS Y QUÍMICAS DEL ACERO ESTRUCTURAL
PROPIEDADES MECÁNICAS.
Las propiedades mecánicas de un material esta referido al reflejo de la
relación entre la respuesta o deformación ante una fuerza aplicada, debido
que en ámbito de la construcción, muchos materiales cuando están en
servicio están sujetos a fuerzas o cargas.
La descripción mas completa de las propiedades mecánicas de los aceros
(propiedades utilizadas en el diseño estructural) se la realiza mediante una
curva de esfuerzo – deformación, bajo cargas de tracción, las mismas que
varían dependiendo de la composición química del material y su proceso de
fabricación.
Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero
debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos
tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden
conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para
infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades.
Su densidad media es de 7.850 Kg m-3. .
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 11
El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su
componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 °C, sin
embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de
alrededor de 1375 °C (2500 °F).
Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 °C (5400 °F).
Es fundamental señalar que Las tolerancia, dimensiones de los aceros para
la construcción se encuentran estandarizados en la norma ASTM A 36/ A 36
-.94, en donde se encuentran las propiedades mecánicas y químicas según el
tipo de acero.
PROPIEDADES QUIMICAS:
En la industria de la construcción podemos apreciar el acero no aleado y el
acero aleado, el acero estructural es un acero aleado como se puede
mencionar en su definición. Aunque cada compañía tiene su composición
exacta para cada tipo de acero ofreciendo catálogos detallados que le
ofrecen resistencias determinadas a los ingenieros en un ámbito general las
propiedades químicas de estos son:
Acero No Aleado:
1.6% c.
baja cantidad de manganeso, silicio, azufre y fósforo
el azufre y fósforo son impurezas. su cantidad ha de ser <
0.05%
manganeso (mn), < 1.6%: le da resistencia y pasa a ser un
material dúctil a temperaturas bajas.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 12
silicio: mejora la resistencia, cantidad ha de ser < 0.6%
porque puede ocurrir la fragilidad (fe3c).
Acero Aleado: Unión íntima entre dos o más metales en mezcla
homogénea:
1.6% C,
0.6 % silicio.
1.6 % manganeso, + algún otro elemento, entre los cuales
está: EL cobre y el cromo mejoran la corrosión del acero.
Un acero con >= 12% Cr, es un acero inoxidable.
Aceros con 12% Cr, y 7% Ni, forman el grupo de acero inoxidable.
LA INDUSTRIA DE ACERO Y APLICACIONES EN LAS
ESTRUCTURAS METÁLICAS
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 13
El uso del acero como material para la construcción, así como para la
creación de herramientas data desde años muy remotos el hombre con el
transcurso del tiempo fue adquiriendo conocimientos sobre las
características de este material lo que lo llevo a una evolución constante y a
su aplicación en diversos ámbitos, sin embargo en el mundo de la
construcción no era muy usado, sus principales funciones eran decorativas y
para herramientas.
El acero comienza como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se
fabrican en Inglaterra las columnas de fundición de hierro para la
construcción de la Cámara de los Comunes en Londres y así su aplicación en
la construcciones se infunde y amplia cada vez mas, irrumpiendo en el siglo
XIX dando nacimiento a una nueva arquitectura, que se rige en protagonista
a partir de la Revolución Industrial, llegando a su auge con la producción
estandarizada de piezas. Aparece el perfil "doble T" en 1836, reemplazando
a la madera y revoluciona la industria de la construcción creando las bases
de la fabricación de piezas en serie.
Hoy en día El acero es tal vez el material más ampliamente utilizado en las
grandes edificaciones actuales, muy importante en las estructuras por las
características antes mencionadas. En la construcción de puentes colgantes,
los hilos, las cerchas y vigas que sostienen a estos son hechos de acero, la
rapidez de las construcciones lo hace el favorito de la mayoría de las
constructoras ya que en cuanto menor tiempo pase para la culminación de
un edificio, más rápido se van a lograr ganancias, además en comparación
con las construcciones de concreto las de acero son más livianas, ofrecen
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 14
espacios mucho más amplios, es sencillo hacer ventanales panorámicos y
edificaciones más altas.
Una de las pocas desventajas del acero en la construcción es que no es muy
resistente a la corrosión y al fuego (aunque existen aditivos y recubrimientos
especiales para casos de incendio) y requieren de mano de obra calificada.
Junto con las estructuras de acero se han desarrollado cerramientos y muros
divisorios al igual que entrepisos (la placa de piso de una construcción que
separa uno de otro) más livianos y que no requieren de apoyo en grandes
dimensiones, fabricados adicionalmente de manera industrializada.
VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL:
Tiene una gran firmeza: La gran firmeza del acero por la unidad de
peso significa que el peso de las estructura se hallará al mínimo, esto
es de mucha eficacia en puentes de amplios claros.
Semejanza: Las propiedades del acero no cambian perceptiblemente
con el tiempo.
Durabilidad: Si el mantenimiento de las estructuras de acero es
adecuado duraran unos tiempos indefinidos.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 15
Ductilidad: La ductilidad es la propiedad que tiene un material de
soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de
tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les
permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.
Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen
resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber
energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.
DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL:
Costo de mantenimiento: La mayor parte de los aceros son
susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por
consiguiente, deben pintarse periódicamente.
Costo de la protección contra el fuego: Aunque algunos miembros
estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen
considerablemente durante los incendios.
PATOLOGÍAS DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 16
El acero es usado desde épocas muy antiguas para la construcción,
inicialmente solo decorativo y para herramientas pero con el transcurrir del
tiempo el hombre fue trabajando este material y aleándolo con otros, lo fue
adaptando según sus necesidades para usarlo cada vez mas hasta la época
del desarrollo industrial y las siderúrgicas que este material obtuvo su mayor
auge en el mercado y en la actualidad existe gran variedad y diversidad de
materiales constructivos de acero.
Las estructuras de acero se caracterizan por su gran tenacidad, es decir,
admite cualquier tipo de esfuerzo, y por su ductibilidad, sin embargo,
presenta patologías las cuales el ingeniero o constructor debe de tomar en
cuenta y tratar de contrarrestar, debido a que el acero presenta debilidad
ante el ataque químico ambiental presentando corrosión y deformidad.
MIEMBROS Y ESTRUCTURA:
Deformabilidad y dilatación térmica:
Las estructuras metálicas presentan una mayor deformabilidad y dilatación
térmica que las admisibles por estructuras de fábrica. Esto explica el hecho
de que las primeras lesiones observables aparezcan primero en
cerramientos y forjados, y no directamente en la estructura como cabría
suponer. La deformabilidad y flexibilidad se expresan en:
Exceso de flecha
Exceso de vibración
Pandeo de pilares o local de alas comprimidas
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 17
Corrosion:
La corrosión es un proceso que afecta al acero provocando una destrucción o
deterioro de sus propiedades debido a una reacción química o por
consecuencia de una corrosión electroquímica. Experimenta una aceleración
en ambientes agresivos como los industriales o marinos. Provoca una
disminución progresiva de la sección resistente de los elementos
estructurales, llegando incluso a la perforación o rotura por abombamiento
de los óxidos. Las zonas donde suele aparecer son: los apoyos, cerramientos
exteriores y en forjados sanitarios.
CONEXIONES Y ESTABILIDAD:
Fallo de las uniones :
Las uniones constituyen uno de los puntos más delicados a tener en cuenta
en la estructura, tanto en el proyecto como durante el proceso de ejecución.
Su objetivo es dotar de continuidad a un elemento estructural que no puede
construirse de una sola pieza. Son esenciales para dotar de estabilidad y
seguridad a la estructura. Los defectos pueden ser según la tipología de la
unión los siguientes:
Roblonado y Atornillado: El problema más importante
es la corrosión por aireación diferencial que puede surgir
en los encuentros, causando una pérdida de sección útil en
los roblones o tornillos. Hay que utilizar aceros de igual
composición para evitar problemas de par galvánico. En las
articulaciones habrá que emplear aceros de alta
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 18
resistencia. Y de modo general, los elementos deben
someterse a un control exhaustivo de calidad y de su
colocación.
Soldadura: Los procesos patológicos mecánicos son
consecuencia de una sección de cálculo insuficiente o de
una ejecución no uniforme. Las patologías químicas son
causadas por incompatibilidad de aceros o con el material
de aportación.
Anclajes: Los procesos patológicos mecánicos conducen a
aplastamiento y cizalladura del elemento traccionado,
llegando a su rotura. Suele producirse un alargamiento
diferido, que habrá que cuantificar en los primeros meses
de puesta en funcionamiento. Los procesos de naturaleza
química se deben a corrosión por aireación diferencial.
CONCLUSIÓN
El acero es un material que resulta de la aleación de hierro, carbono y
pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 19
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 mega pascales.
El acero es más o menos un material elástico, responde teóricamente igual a
la compresión y a la tensión, sin embargo con bastante fuerza aplicada. Este
material se conoce desde hace mucho tiempo sin embargo sus utilidad para
el mundo de la construcción era poco predominante, hasta la década del
siglo XVIII donde se comenzaron a realizar algunas edificaciones que
contenían pocos detalles estructurales con este material, con la revolución
industrial el auge de este material fue mucho mayor, llevando el uso del
acero a diversos ámbitos de la sociedad entre ellos para la construcción, una
de las primeras obras que abrió camino al uso de este material fue la
construcción de la torre Eiffel.
El acero posee diversas ventajas como material constructivo entre ella, su
alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma,
soldabilidad, ductilidad, y la rapidez al construir, lo cual deja sus desventajas
como la corrosión totalmente a un lado para los ingenieros que hoy en día
usan el acero en grandiosas construcciones en sus diversas presentaciones.
BIBLIOGRAFÍA
Ambrose, 1998; Galambos, Lin y Johnston, 1999; McCormac, 1996
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 20
PAGINAS WEB CITADAS:
Articulo publicado por ingeniero Andrés Pineda Villavizar pagina:
www.arqhys.com
Articulo construye y aprende publicado por el Profesor: Ingeniero Javier
Espino Rodríguez. Dirección de la pagina:
www.construaprende.com/Apuntes/01/A1pag03.php
www.construmatica.com/construpedia/El_Acero_en_Construcci
%C3%B3n_para_el_Desarrollo
www.herrera.unt.edu.ar/fauunt/publicaciones/estructuras2/acero/.htm
Articulo sobre Patología de la edificación y Estructuras metálicas. texto
está disponible bajo la licencia de la pagina:
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 21
ANEXOS
TABLAS SEGÚN NORMAS ASTM 36/A
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 22
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 23
PRIMRAS GRANDES OBRAS CON ACERO.
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 24
Estación Saint Pancras - Londres - Inglaterra
W. H. Barlow (1864)
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 25
Edificio Wainright - St Louis - USA
Estudio Sullivan & Adler (1894-96)
Torre Eiffel- parís
| PROYECTO DE ACEROS / ACERO ESTRUCTURAL 26