ACERO TRBAJO 2

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:


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


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.


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.


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.


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)


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.


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.


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. .


http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad

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.


http://es.wikipedia.org/wiki/Ebullici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Fusi%C3%B3n

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


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


http://www.construmatica.com/construpedia/Madera

http://www.construmatica.com/construpedia/Perfiles

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.


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


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


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


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


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


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:


http://www.herrera.unt.edu.ar/fauunt/publicaciones/estructuras2/acero/.htm

http://www.construmatica.com/construpedia/El_Acero_en_Construcci%C3%B3n_para_el_Desarrollo

http://www.construmatica.com/construpedia/El_Acero_en_Construcci%C3%B3n_para_el_Desarrollo

http://www.construaprende.com/Apuntes/01/A1pag03.php

ANEXOS

TABLAS SEGÚN NORMAS ASTM 36/A


PRIMRAS GRANDES OBRAS CON ACERO.


Estación Saint Pancras - Londres - Inglaterra

W. H. Barlow (1864)


Edificio Wainright - St Louis - USA

Estudio Sullivan & Adler (1894-96)

Torre Eiffel- parís


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