-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 1
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
ESCUELA PROFESIONAL DE
INGENIERIA CIVIL
ACERO ESTRUCTURAL
CURSO : TECNOLOGIA DE MATERIALES
LICENCIADO: ING. CARLOS VEGA.
ALUMNO:
LARCO AMASIFEN CARLOS RUDY
DE LA CRUZ QUIROZ CESAR VICENTE
LIMA - BARRANCO
2010
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 2
1- Introduccin
A travs de la historia el hombre a tratado de mejorar las
materias primas, aadiendo materiales tanto orgnicos como
inorgnicos, para obtener los resultados ideales para las diversas
construcciones.
Dado el caso de que los materiales mas usados en la construccin
no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para
su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalrgicas
cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que
lo acompaen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones
optimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se
someten a ciertos tratamientos con el fin de hacer una aleacin que
rena una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus
formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que
van a estar sometidos.
El acero como material indispensable de refuerzo en las
construcciones, es una aleacin de hierro y carbono, en proporciones
variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de
mejorar algunas de sus propiedades, puede contener tambin otros
elementos. Una de sus caractersticas es admitir el temple, con lo
que aumenta su dureza y su flexibilidad.
En las dcadas recientes, los ingenieros y arquitectos han estado
pidiendo continuamente aceros cada vez mas resientes, con
propiedades de resistencia a la correccin; aceros ms soldables y
otros requisitos. La investigacin llevada a cabo por la industria
del acero durante este periodo ha conducido a la obtencin de varios
grupos de nuevos aceros que satisfacen muchos de los requisitos y
existe ahora una amplia variedad cubierta gracias a las normas y
especificaciones actuales.
El acero es una aleacin de hierro con carbono en una proporcin
que oscila entre 0,03 y 2%. Se suele componer de otros elementos,
ya inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden
aadir otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras
propiedades.
Las propiedades fsicas de los aceros y su comportamiento a
distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de
carbono y de su distribucin. Antes del tratamiento trmico, la
mayora de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita,
perlita, cementita. La ferrita, blanda y dctil, es hierro con
pequeas cantidades de carbono y otros elementos en disolucin. La
cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono
aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es
una mezcla de ferrita y cementita, con una composicin especfica y
una estructura caractersticas, sus propiedades fsicas con
intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y
dureza de un acero que no ha sido tratado trmicamente 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, est
por compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono an
mayores es una mezcla de perlita y cementita.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 3
2- Historia
El acero como esqueleto estructural. Aceleracin en los tiempos
de la
construccin y ductilidad de formas. El perfeccionamiento de los
mtodos de
produccin industrial de los materiales ferrosos fue, quiz, el
acontecimiento ms
importante de todos los producidos en la gran revolucin
industrial del siglo XIX.
Una manifestacin memorable de ese acontecimiento fue la
Exposicin Universal de
Pars de 1889, que marc el triunfo de las construcciones
metlicas. La construccin
que deslumbr al mundo y marc el verdadero punto de partida en la
historia de las
construcciones fue la Torre Eiffel. Despus de ella se han
construido muchos edificios
de gran tamao y notable alarde tcnico, pero ninguno la super en
su atrevimiento
innovador. Lo que le sucedi a esta torre, fue el proyecto
realizado tambin por Eiffel,
la Torre de Pars, en el Campo de Marte, integrando la Exposicin
Universal destinada
a festejar el primer centenario de la revolucin.
Despus de construido esta torre se consider que todos los dems
prodigios eran
realizables y se proyectaron obras metlicas de todos los gneros.
Se construyeron
edificios de varios pisos para depsitos, oficinas y
casas-habitacin, empleando
esqueletos completamente de acero. En Norteamrica las
construcciones con
esqueletos metlicos tuvieron y siguen teniendo gran difusin.
Nacieron as numerosos
edificios de gran altura llamados rascacielos. Los ms clebres
son el Woolworth
Building, el rascacielos Chrysler y el Empire State Building,
todos ellos construidos en
Nueva York.
La difusin de dichas construcciones ha obligado a los estudiosos
a elaborar mtodos de clculo adaptados a las estructuras de muchos
pisos, como as tambin al uso del ordenador o computadora para
facilitar los mismos. A fines del siglo XIX, mientras con las
grandiosas manifestaciones de Pars se celebraba la victoria del
hierro, comenzaba ya a difundirse un nuevo sistema de construccin
que permita asociar el hierro al cemento. En Francia, despus de las
primeras y tmidas tentativas de Monnier, se pas bien pronto a las
notables construcciones de Ennebique, y el sistema s difundi
rpidamente. Estas estructuras no pueden considerarse como rivales
de las de acero porque exigen un notable empleo de hierro para la
armazn. Pero el sistema constructivo llamado de hormign armado
obtuvo muy pronto el favor de los constructores, porque permite
obtener casi las mismas cualidades de resistencia y audacia de las
estructuras metlicas conservando, adems, la monumentalidad de las
construcciones con muros. En Italia, al ser proclamada la autarqua,
en 1935, el hierro qued prohibido y se construyeron en hormign
armado hasta los rascacielos, contra toda conveniencia, como es
fcil de constatar si se tiene en cuenta que en una construccin de
ese tipo la seccin de las pilastras en la base se hace tan grande
que absorbe una parte considerable de la superficie utilizable en
los pisos bajos. En Bari, excluyendo las industrias para los cuales
se han construido numerosos galpones metlicos, puede afirmarse que
el empleo de los esqueletos de acero para las construcciones
civiles se reduce a dos casos: el palacio del Renacimiento y la
sede actual del U.P.I.M; y el de la casa del estudiante, de 10
pisos, con un ala enteramente construida en esqueleto metlico. En
las ltimas dcadas, la situacin ha cambiado
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 4
mucho, y la eleccin entre ambos sistemas se inclin mucho hacia
el hormign (en nuestro medio), debido al alto costo del acero en la
construccin.
2- Historia
La fecha mas exacta en la humanidad descubri la tcnica de fundir
material frrico para producir metal utilizable no es conocida. Los
instrumentos frricos mas antiguos conocidos descubiertos por
arquelogos en Egipto en el ao 3000AC y aun antes se usaron
ornamentos frricos; se buscaba el endurecimiento de armas frricas
por medio de variaciones de calor la cual era una tcnica avanzada
en el ao 1000AC y fue dada a conocer por los Griegos.
Las primeras aleaciones frricas fueron producidas por obreros
aproximadamente hasta el siglo 14 DC, y este seria clasificado hoy
como hierro forjado. Estas aleaciones fueron hechas calentando una
masa de material frrico y carbn de lea en un horno que tenia una
cubierta rgida, bajo este tratamiento el material se redujo a la
esponja de hierro metlico en forma de escoria, compuesta por
impurezas metlicas y cenizas del carbn de lea. Esta esponja de
hierro se alejada del horno incandescente, mientras la escoria se
manejaba con trineos pesados, para as poder soldar y consolidar el
hierro. El hierro producido en estas condiciones contena 3% de
partculas de escoria, y 0.1% de otras impurezas. De ves en cuando
esta tcnica de fabricacin del hierro produjo, por accidente, un
verdadero acero en lugar de hierro forjado. Los herreros
aprendieron a hacer acero calentando hierro forjado y carbn de lea
en arcilla embala para un periodo de varios das. Por este proceso
el hierro absorbi bastante carbono para volverse un verdadero
acero, el cual tnica mejores caractersticas que el hierro
inicialmente.
Despus del siglo 14 se mejoraron los hornos de fundimiento,
aumentando el tamao y el proyecto fue usado para forzar la
combustin gasea a travs de la carga en la cual se hacia la mezcla
de materiales crudos. En estos hornos mas grandes, el material
frrico en la parte superior del horno se redujo primero a hierro
metlico y entonces adquiri mas carbono como resultado de los gases
forzados a travs de l por la combustin. El producto de estos hornos
era un lingote de hierro, una aleacin que se funde a una
temperatura mas baja que el acero o el hierro forjado, luego este
se refinaba para hacer acero.
En la fabricacin moderna del acero se emplean hornos con
combustin moderada que son una vil copia actualizada de los viejos
hornos utilizados por los antiguos herreros. El proceso de
refinamiento del hierro fundido con incorporadores de aire fue
patentado por el Britnico Henry Bessemer que desarrollo el horno
Bessemer o Comversor en 1855. Desde los aos sesenta se ha
implementado el uso de hornos elctricos, con pequeos molinos, que
proporcionan el metal en pequeos trozos, estos molinos son un
componente importante en la produccin del acero americano.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 5
3- Concepto Acero Estructural
El acero al carbono es el ms comn, barato y aplicable de los
metales que se emplean en la industria. Tienen una ductilidad
excelente, lo que permite que se utilice en muchas operaciones de
formado en fro. El acero tambin se puede soldar con facilidad.
Los grados de acero que se emplean comnmente en las industrias
de procesos qumicos tienen una resistencia a la traccin dentro de
50000 a 70000 lbf / in2 con buena ductibilidad. Es posible alcanzar
niveles de resistencia todava mas altos con trabajo en fri, con
aleaciones y con tratamiento trmico.
Los aceros de alta resistencia se utilizan mucho en proyectos de
ingeniera civil. Los nuevos aceros, por lo general, los introducen
sus fabricantes con marca registrada; pero un breve examen de sus
composiciones, tratamiento trmico y propiedades suele permitir
relacionarlos con otros materiales ya existentes.
Las clasificaciones generales permiten agrupar los aceros
estructurales disponibles en la actualidad en cuatro categoras
principales, algunas de las cuales tienen subdivisiones. Los aceros
que utilizan el carbono como elemento principal en la aleacin se
llaman aceros estructurales al carbono.
Dos subcategoras de pueden agruparse dentro de la clasificacin
general de aceros. Los aceros con bajo contenido de aleacin. Los
aceros con bajo contenido de aleacin tienen cantidades moderadas de
uno o ms elementos de aleacin, aparte del carbono para desarrollar
resistencias ms altas que las de los aceros comunes al carbono. Los
aceros al columbio vanadio son metales de elevada resistencia al
lmite de fluencia producidos con la adicin de pequeas cantidades de
estos elementos a los aceros de bajo contenido de carbono.
En el mercado hay dos clases de aceros al carbono con
tratamiento trmico para usos en la construccin. Los aceros al
carbono con tratamiento trmico estn disponibles bien en su condicin
estndar o enfriada y templada; su endurecimiento se logra a base
del contenido de carbono. Los aceros de aleacin con tratamiento
trmico para construccin son aceros enfriados y templados que
contienen cantidades moderadas de elementos de aleacin adems del
carbono.
Otra categora general, marenvejecido, son los aceros de bajo
contenido de carbono en aleacin con alto contenido de nquel. Estas
aleaciones se someten a tratamiento trmico para madurar la
estructura de hierro-nquel. Los aceros marenvejecidos tienen una
caracterstica particular debido a que son los primeros aceros de
grado para construccin que en esencia, estn libres de carbono. Su
alta resistencia depende de por completo de otros elementos de
aleacin. Esta clase de acero posiblemente ha abierto la puerta al
desarrollo de toda una nueva serie de aceros libres de carbono.
La comparacin de la composicin qumica en cuanto a carbono y
otros elementos de aleacin, pueden utilizarse para distinguir entre
s los aceros estructurales. La mayora de los aceros estructurales,
excepto los aceros martensticos, contienen carbono en cantidades
entre 0.10 y 0.28%. Los aceros ms antiguos tienen pocos elementos
de aleacin y suelen clasificarse como aceros al carbono. Los aceros
que contienen cantidades moderadas de elementos de aleacin como los
aceros martensticos con 18% de nquel, se designan aceros con alto
contenido de aleacin. Las composiciones
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 6
qumicas especficas de los aceros estructurales clasificados se
indican en las especificaciones de la ASTM. Las composiciones
qumicas tpicas de otros aceros estructurales pueden obtenerse con
los fabricantes.
En ocasiones se utiliza un sistema de numeracin bsica para
describir el contenido de carbono y de aleacin de los aceros. En el
sistema de numeracin del American Iron and Steel lnstitute (AlSl)
para aceros con bajo contenido de aleacin, los dos primeros indican
el contenido de aleacin y los dos ltimos indican el contenido
nominal de carbono en fracciones de 0.01%.
Tambin estn especificados: 0.40 a 0.60% Mn (manganeso), 0.040% P
(fsforo) mximo. 0.040% S (azufre) mximo. 0.20 a 0.35% Si
(silicio).
El tratamiento trmico puede utilizarse como otro medio de
clasificacin. Los antiguos aceros estructurales al carbono y los
aceros de alta resistencia y bajo contenido de aleacin no tienen
tratamiento trmico especfico, pero sus propiedades se controlan por
el proceso de laminacin en caliente. Los aceros para construccin y
los aceros al carbono trmicamente tratados, recurren a un proceso
de enfriamiento y templado para desarrollar sus propiedades de alta
resistencia. Los aceros ASTM A514 se someten a tratamiento trmico
con enfriamiento por inmersin en agua o aceite a no menos de 1650
F, y luego, templado a no menos de 1100 F. Los aceros al carbono
trmicamente tratados se someten a una secuencia similar de
enfriamiento y temple: austenizacin, enfriamiento con agua, y
luego, temple a temperaturas entre 1000 y 1300 F.
l tratamiento trmico tpico para los aceros marenvejecidos
comprende el recocido a 1500 F durante una hora, enfriamiento con
aire a la temperatura ambiente y maduracin a 900 F durante tres
horas. El tratamiento de maduracin para los aceros martensticos
puede variarse para obtener diferentes grados de resistencia
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 7
4- Propiedades
Las propiedades fsicas de varios tipos de acero y de cualquier
aleacin de acero dada a temperaturas variantes depende
principalmente de la cantidad del carbono presente y en como es
distribuido en el hierro. Antes del tratamiento de calor la mayora
de los aceros tienen una mezcla de 3 sustancias, ferrita, pearlite,
cementite. La ferrita es cantidades pequeas que contienen frricas
de carbono y otros elementos de solucin, es suave y dctil. La
cementite es un compuesto de hierro que contiene aproximadamente 7%
del carbono, es sumamente quebradizo y duro. La pearlite es una
mezcla ntima de ferrita y cementite que tienen una composicin
especfica, y una estructura caracterstica, y las caractersticas
fsicas se interponen entre los dos electores. La dureza depende de
las variaciones de calor, y de las proporciones de los 3
ingredientes.
Para el tratamiento calorfico del acero se hace un proceso
bsico, que es el de endurecer el acero que consiste en la
calefaccin del metal a una temperatura a la que el austenite se
forma, normalmente aproximadamente de 760 a 870 C, y entonces se
refresca bruscamente en agua o aceite.
Para comprender el comportamiento de las estructuras de acero,
es absolutamente esencial que el diseador est familiarizado con las
propiedades del acero. Los diagramas esfuerzo-deformacin presentan
una parte valiosa de la informacin necesaria para entender cmo ser
el comportamiento del acero en una situacin dada. No pueden ser
desarrollados mtodos de diseo satisfactorios a menos que se cuente
con informacin disponible correspondiente a las relaciones
esfuerzo-deformacin del material a utilizarse.
Si una pieza laminada de acero estructural se somete a una
fuerza de tensin, comenzar a alargarse. Si la fuerza de tensin se
incrementa en forma constante, el alargamiento aumentar
constantemente, dentro de ciertos lmites. En otras palabras, el
alargamiento se duplicar si, por ejemplo, el esfuerzo aumenta de
6,000 a 12,000 psi (libras por pulgada cuadrada) (de 420 a 840
kg/cm2). Cuando el esfuerzo de tensin alcanza un valor
aproximadamente igual a la mitad del esfuerzo en la ruptura, el
alargamiento empezar a incrementarse en una proporcin mayor que el
correspondiente incremento de esfuerzo.
El mayor esfuerzo para el cual tiene aplicacin la Ley de Hooke,
o el punto ms alto sobre la porcin de lnea recta del diagrama
esfuerzo-deformacin, es el llamado lmite de proporcionalidad. El
mayor esfuerzo que puede soportar el material sin ser deformado
permanentemente es llamado lmite elstico. En realidad, este valor
es medido en muy pocas ocasiones y, para la mayor parte de los
materiales de ingeniera, incluyendo el acero estructural, es
sinnimo de lmite de proporcionalidad. Por tal motivo, algunas veces
se usa el trmino lmite elstico de proporcionalidad.
Al esfuerzo que corresponde un decisivo incremento en el
alargamiento o deformacin, sin el correspondiente incremento en
esfuerzo, se conoce por lmite de fluencia. Este es tambin el primer
punto, sobre el diagrama esfuerzo-deformacin, donde la tangente a
la curva es horizontal. Probablemente el punto de fluencia es para
el proyectista la propiedad ms importante del acero, ya que los
procedimientos para disear elsticamente estn basados en dicho valor
(con excepcin de miembros sujetos a compresin, donde el pandeo
puede ser un factor). Los esfuerzos permisibles usados en estos
mtodos son tomados usualmente como una fraccin (%)
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 8
del lmite de fluencia. Ms all de tal lmite, existe una zona en
la cual ocurre un considerable incremento en la deformacin, sin
incremento en el esfuerzo. La deformacin que ocurre antes del punto
de fluencia, se conoce como deformacin elstica; la deformacin que
ocurre despus del punto de fluencia, sin incremento en el esfuerzo,
se conoce como deformacin plstica. El valor total de esta ltima, es
usualmente de diez a quince veces el valor de la deformacin elstica
total.
Podra suponerse que la fluencia del acero, sin incremento de
esfuerzo, es una seria desventaja, pero actualmente es considerada
como una caracterstica muy til. A menudo ha desempeado el admirable
servicio de prevenir fallas debidas a omisiones o errores de diseo.
Pudiera ser que un punto de la estructura de acero dctil alcanzara
el punto de fluencia, con lo que dicha parte de la estructura
cedera localmente, sin incremento del esfuerzo, previniendo as una
falla prematura. Esta ductilidad permite que los esfuerzos de la
estructura de acero puedan reajustarse. Otro modo de describir este
fenmeno es diciendo que los muy altos esfuerzos causados durante la
fabricacin, montaje o carga, tendern a uniformarse y compensarse
por s mismos. Tambin debe decirse que una estructura de acero tiene
una reserva de deformacin plstica que le permite resistir
sobrecargas y choques sbitos.
Si no tuviera esa capacidad, podra romperse bruscamente, como
sucede con el vidrio y otras sustancias semejantes.
Siguiendo a la deformacin plstica, existe una zona donde es
necesario un esfuerzo adicional para producir deformacin adicional,
que es llamada de endurecimiento por deformacin (acritud). Esta
porcin del diagrama no es muy importante para el diseador actual.
Un diagrama esfuerzo-deformacin para acero dulce estructural, que
es bien conocido. Slo se muestra la parte inicial de la curva por
la gran deformacin que ocurre antes de la falla. En la falla de los
aceros dulces, las deformaciones totales son del orden de 150 a 200
veces las deformaciones elsticas. En realidad, la curva continuar
hasta el esfuerzo correspondiente a la resistencia final y luego
descender, le saldr cola, antes de la ruptura. Se presenta una
aguda reduccin (llamada estrangulamiento, cuello o estriccin), en
la seccin transversal del miembro, seguida de la ruptura.
La curva esfuerzo-deformacin es una curva tpica de un acero
usual dctil de grado estructural y se supone que es la misma para
miembros en tensin o en compresin. (Los miembros en compresin deben
ser cortos, ya que si son largos la compresin tiende a pandearlos
lateralmente, y sus propiedades se ven afectadas grandemente por
los momentos flexionantes.) La forma del diagrama vara con la
velocidad de car-ga, el tipo de acero y la temperatura. Se muestra,
con lnea interrumpida, una variacin del tipo mencionado, indicndose
el lmite superior de fluencia. Esta forma de la curva
esfuerzo-deformacin, es el resultado de aplicar rpidamente la carga
al acero estructural laminado, en tanto que el lmite inferior de
fluencia corresponde a carga aplicada lentamente.
Una propiedad muy importante de una estructura que no haya sido
cargada ms all de su punto de fluencia, es que recuperar su
longitud original cuando se le retire la carga. Si se hubiere
llevado ms all de este punto, slo alcanzara a recuperar parte de su
dimensin original. Este conocimiento conduce a la posibilidad de
probar una estructura existente mediante carga, descarga y medicin
de deflexiones. S despus de que las cargas se han retirado, la
estructura no recobra sus dimensiones originales, es porque se ha
visto sometida a esfuerzos mayores que su punto de fluencia.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 9
El acero es un compuesto que consiste casi totalmente de hierro
(normalmente ms de 98%). Contiene tambin pequeas cantidades de
carbono, slice, manganeso, azufre, fsforo y otros elementos. El
carbono es el material que tiene mayor efecto en las propiedades
del acero. La dureza y resistencia aumentan a medida que el
porcentaje de carbono se eleva, pero desgraciadamente el acero
resultante es ms quebradizo y su soldabilidad disminuye
considerablemente. Una menor cantidad de carbono hace al acero ms
suave y ms dctil pero tambin menos resistente. La adicin de
elementos tales como cromo, slice y nquel produce aceros
considera-blemente ms resistentes. Estos aceros, por lo tanto, son
apreciablemente ms costosos y a menudo no son fciles de
elaborar.
Un diagrama tpico de esfuerzo-deformacin para un acero frgil;
Tal material muestra muy poca deformacin permanente al fracturarse.
Desgraciadamente, la baja ductibilidad o fragilidad es una
propiedad asociada comnmente con las altas resistencias de los
aceros (aunque no necesariamente limitada a aceros de alta
resistencia). Es de desearse el tener tanta resistencia, como
ductibilidad en el acero, pero el diseador habr de decidir entre
estos dos extremos o por un trmino medio conveniente. Un acero
frgil puede fallar repentinamente por sobrecarga, o durante el
montaje es posible la falla debido a impacto por golpes durante el
proceso de ereccin o montaje.
En las estructuras de acero diseadas en el pasado, y en la
mayora de las que actualmente se disean, se han usado y usan los
llamados mtodos de diseo elstico. El diseador estima la carga de
trabajo, o cargas que la estructura posiblemente deba soportar, y
dimensiona los miembros, sobre la base de ciertos esfuerzos
permisibles. Estos esfuerzos permisibles son usualmente una fraccin
del esfuerzo en el lmite de fluencia del acero. Aunque el trmino
diseo elstico es utilizado comnmente para describir este
procedimiento, los trminos diseo por esfuerzo permisible o diseo
por esfuerzo de trabajo son en definitiva ms apropiados. Muchas de
las estipulaciones de las especificaciones para este mtodo se basan
realmente en el comportamiento plstico o en la capacidad ltima, ms
que en el comportamiento elstico.
La ductibilidad del acero ha sido usada como una reserva de
resistencia, y la utilizacin de este hecho constituye la base de la
teora conocida como el diseo plstico. En este mtodo las cargas de
trabajo se estiman y multiplican por ciertos factores y los
miembros se disean basndose en las resistencias a la falla o al
colapso. Se usan tambin otros nombres para este mtodo como son:
diseo al lmite o diseo a la falta o a la ruptura. Aunque slo unos
cuantos centenares de estructuras se han diseado en el mundo por
los mtodos del diseo plstico, los profesionales se estn moviendo
decididamente en ese sentido. Esta tendencia se refleja
particular-mente en las ltimas especificaciones de la AISC.
El ingeniero diseador est bien enterado de que la mayor porcin
de la curva esfuerzo-deformacin queda ms all del lmite elstico del
acero. Adems, las pruebas realizadas durante aos, han puesto en
claro que los aceros dctiles pueden resistir esfuerzos
apreciablemente mayores que los correspondientes a su lmite de
fluencia, y que en casos de sobrecargas, las estructuras
hiperestticas tienen la propiedad, feliz de redistribuir las cargas
debido a la ductilidad del acero. Teniendo en cuenta esta
informacin, se han hecho recientemente muchas proposiciones de
diseo plstico. Es indudable que en algunos tipos de estructuras, el
diseo por plasticidad conduce a la utilizacin ms econmica del
acero, que la que se logra con el diseo por elasticidad.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 10
El acero estructural puede laminarse econmicamente en una
variedad de formas y tamaos sin un cambio apreciable de sus
propiedades fsicas. Normalmente los miembros ms ventajosos son
aquellos que tienen grandes mdulos de seccin en proporcin con sus
reas de sus secciones transversales. Las formas I, T, y canal, tan
comnmente usadas pertenecen a esta clase.
Los perfiles de acero se identifican por la forma de su seccin
transversal, como ejemplos estn los ngulos, tes., zetas, y placas.
Es necesario por tanto establecer una clara distincin entre las
vigas estndar americanas (vigas I) y las vigas de patn ancho (vigas
W), ya que ambas tienen seccin en I. El lado interno de los patines
de una viga W, puede ser paralelo al lado externo, o casi paralelo,
con una pendiente mxima de 1:20, en la superficie interior
dependiendo del fabricante.
4.1- Propiedades:
Oxidacin: este se oxida por la accin de oxigeno del aire.
Ductilidad: es la capacidad de convertirse en hilos, por esfuerzo
de
traccin. Tenacidad: es la resistencia a la rotura por traccin.
Elasticidad: es cuando el acero al dejar de aplicrsele alguna
fuerza, se
recupera a su forma original. Flexibilidad: es la capacidad de
doblarse y recuperarse al aplicarle un
momento flector. Plasticidad: es la propiedad que tiene los
aceros de fluir, al dejar de
aplicrsele cargas no se recupera. Resistencia: capacidad de
formular energa al deformarse. Fundibilidad: aqu llega a estado
lquido. Resistencia: viene siendo el esfuerzo mximo que resiste un
material
antes de romperse.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 11
5- Clasificacin del Acero Estructural
5.1- Clasificacin de acuerdo a su composicin:
5.1.1- Acero Carbonizado: Es la aplicacin de un recubrimiento de
zinc a una lmina, solera, alambre o productos metlicos
prefabricados de hierro o acero, para protegerlo contra muchos
tipos de corrosin.
Acero al carbono, tambin llamados de acero al carbono normal, es
de acero donde el principal aleacin constituyente es de carbono .
La American Iron and Steel Institute (AISI) define acero al carbono
como: "El acero es considerado como de acero al carbono cuando no
se especifica el contenido mnimo o necesario para el cromo ,
cobalto , columbio , molibdeno , nquel , titanio , tungsteno ,
vanadio o circonio , o cualquier otro elemento que se aade para
obtener una aleacin efecto deseado, cuando el mnimo especificado
para el cobre no sea superior a 0,40 por ciento, o cuando el
contenido mximo especificado para cualquiera de los siguientes
elementos no supere los porcentajes indicados: manganeso 1.65,
silicio 0.60, cobre 0,60.
El trmino "acero al carbono" tambin puede ser usado en
referencia al acero que no es de acero inoxidable , acero al
carbono en este uso puede incluir aceros de aleacin.
Dado que el contenido de carbono aumenta, el acero tiene la
capacidad de convertirse ms y ms fuerte a travs de tratamiento
trmico , pero esto tambin hace que sea menos dctil .
Independientemente del tratamiento trmico, un contenido de carbono
superior reduce la soldabilidad . En aceros al carbono, el
contenido de carbono superior baja el punto de fusin.
Ochenta y cinco por ciento de todo el acero usado en el Estados
Unidos es de acero al carbono.
5.1.2- Acero Inoxidable: son acero de alta aleacin que contiene
ms del 10% de cromo. Se caracteriza por su resistencia al calor, a
la oxidacin y la corrosin. Resistencia a tensin, o lmite de
fluencia de los aceros usados en nuestro pas.
En metalurgia, el acero inoxidable se define como una aleacin de
hierro con un mnimo de 10% de cromo contenido en masa. El acero
inoxidable es resistente a la corrosin, dado que el wolframio, u
otros metales que contiene, posee gran afinidad por el oxgeno y
reacciona con l formando una capa pasivadora, evitando as la
corrosin del hierro. Sin embargo, esta capa puede ser afectada por
algunos cidos, dando lugar a que el hierro sea atacado y oxidado
por mecanismos intergranulares o picaduras generalizadas. Algunos
tipos de acero inoxidable contienen adems otros elementos aleantes;
los principales son el nquel y el molibdeno.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 12
5.2- Clasificacin segn su forma:
5.2.1- Perfiles Estructurales: Cuando se requiere una cierta
rigidez, o cuando las inversiones de carga pueden someter al
miembro diseado para tensin a ciertas compresiones, los cables
varillas y barras no cumplirn con las necesidades del caso; en tal
situacin deben emplearse perfiles estructurales sencillos o
armados. El perfil laminado ms sencillo y que se usa ms a menudo
como miembro a tensin es el ngulo; una objecin seria al uso de un
slo ngulo es la presencia de excentricidades en la conexin.
Los ngulos tienen una rigidez considerablemente mayor que los
cables, las varillas o las barras planas, pero pueden ser todava
muy flexibles si los miembros son de gran longitud; por lo tanto,
los ngulos sencillos se usan principalmente para contraventeos,
miembros a tensin en armaduras ligeras, y en casos donde la
longitud de los miembros no es excesiva. Algunas veces las canales
sencillas pueden tambin emplearse efectivamente como miembros en
tensin. Para la misma rea de la seccin transversal que suministre
un ngulo, la canal tiene menos excentricidad y puede remacharse,
atornillarse o soldarse cmodamente. La rigidez de una canal en al
direccin del alma es alta, pero es baja en al direccin de los
patines, por lo que no puede utilizarse para miembros largos, a
menos de que se le provea de arriostramientos intermedios en la
direccin dbil. Ocasionalmente se usan las secciones I estndar (IE)
e I rectangular (IR) como miembros a tensin. Aunque para una misma
rea las secciones IR son ms rgidas que las secciones IE, tienen a
menudo inconvenientes para conectarse, ya que cada variante del
tamao nominal tiene un peralte distinto; los perfiles IE tienen
varias secciones para un mismo peralte, por lo que pueden ajustarse
mejor a una cierta estructura, pero no existe una variedad
suficiente de secciones para realizar una eleccin econmica.
Usualmente las secciones laminadas simples son ms econmicas que las
secciones armadas y deben usarse, siempre y cuando pueda obtenerse
la rigidez y la resistencia adecuadas, as como las conexiones
convenientes Los perfiles estructurales son piezas de acero
laminado cuya seccin transversal puede ser en forma de I, H, T,
canal o ngulo.
Imagen de distintos perfiles estructurales.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 13
5.2.2- Barras de Acero Estructural: Las barras de acero
estructural son piezas de acero laminado, cuya seccin transversal
puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaos.
5.2.3- 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.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 14
6- 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 hallar al mnimo,
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 tensin. La naturaleza dctil de los aceros estructurales comunes
les permite fluir localmente, evitando as fallas prematuras.
Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir,
poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para
absorber energa en grandes cantidades se denomina tenacidad.
6- Desventajas del Acero como material estructural:
Costo de Mantenimiento: La mayor parte de los aceros son
susceptibles a la corrosin al estar expuestos al agua y al aire y,
por consiguiente, deben pintarse peridicamente.
Costo de la proteccin contra el fuego: Aunque algunos miembros
estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen
considerablemente durante los incendios.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 15
7- Tipos de estructuras:
Estructuras para procesos industriales:
Estructuras para telecomunicaciones:
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 16
Estructuras para lneas de trasmisin:
Cubiertas:
Imagen de una cubierta de una piscina
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 17
Edificios:
Imagen Torre Eiffel
Puentes Peatonales:
El Puente Akashi Kaikyo, el puente en suspensin ms largo del
mundo.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 18
8.-USOS EN LA CONSTRUCCION
La industria de la construccin ha desarrollado diferentes formas
de secciones
y tipos de acero que se adaptan ms eficientemente a las
necesidades de la
construccin de edificios.
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construccin
incluyen
perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, [, 0, usadas en
edificios e
instalaciones para industrias; , las de minas, las de petrleo,
las torres de
electricidad, de comunicaciones, hangares, coliseos, cables para
puentes
colgantes, atirantados y concreto preesforzado; varillas y
mallas
electrosoldadas para el concreto reforzado; lminas plegadas
usadas para
techos y pisos etc .
Como el acero tiene propiedades prcticamente idnticas a tensin
y
compresin, por ello su resistencia se controla mediante el
ensayo de probetas
pequeas a tensin. Los elementos de acero pueden unirse
fcilmente,
mediante soldadura, pernos o remaches.
Usos de los aceros estructurales ASTM
-A36 Para propsitos generales en estructuras, especialmente de
edificaciones,
soldadas o empernadas.
-A242 Para puentes empernados o soldados, resistente a la
oxidacin.
-A572 Para perfiles estructurales, planchas, y barras para
edificaciones
empernadas o soldadas; puentes soldados slo en los Grados 42 y
50.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 19
Curvas Esfuerzo-Deformacin Tpicas de aceros ASTM.
Las curvas mostradas en la Figura describen el comportamiento
tpico de los diversos
aceros que son fabricados en la actualidad; lejos estn los das
en que se produca un
slo tipo de acero A7 (Fy = 33 ksi). El diseador debe estar
preparado para el buen uso
de tantas posibilidades. En este texto se mencionar con
frecuencia el acero ASTM
A36.
MATERIAL PARA PERNOS
En el mercado nacional se cuenta, a la fecha, con pernos
denominados Grados 2, 5 y 8
y que corresponden a las designaciones ASTM A307, A325 y A490,
respectivamente.
Pernos ASTM A307: El material tiene una resistencia de fractura
de 60ksi
(4200kg/cm2) y su uso est restringido a estructuras livianas
donde no sea importante
el deslizamiento en las juntas, ni donde haya vibraciones, y
para miembros secundarios
(correas, arriostres de elementos, etc.).
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 20
Pernos ASTM A325: El material es acero de contenido medio de
carbono, templado y
recocido, con un contenido mximo de 0.30% C.
Es el tipo de pernos que ms se usa en estructuras de acero, en
especial por su
versatilidad ya que son adecuados para juntas sin deslizamiento
.Tambin se emplean
en las uniones denominadas contacto.
Pernos ASTM A490: El material es acero de 0.53% de contenido de
carbono, templado
en aceite y recocido. Resistencia de fractura de 115 ksi a 130
ksi, de acuerdo al
dimetro.
MATERIAL PARA REMACHES
ASTM A502 Remaches de acero estructural; esta especificacin
incluye tres grados:
Grado 1 Remaches de acero al carbn para uso general;
Grado 2 Remaches de acero al carbonomanganeso, para uso con
aceros; y
Grado 3 Semejante al Grado 2, pero con resistencia a la corrosin
mejorada.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 21
La certificacin del fabricante constituye evidencia suficiente
de conformidad con la
norma
MATERIAL PARA ELECTRODOS
los electrodos se emplean como material de relleno en las
uniones soldadas en dos
tipos de procesos de soldaduras: Arco Protegido y Arco
Sumergido. En Per se
producen la mayora de tipos de electrodos. A continuacin se
presenta una Tabla
donde se indican la designacin y las caractersticas de
resistencia de los electrodos
ms usados.
ksi : kip/in2
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 22
Proceso de Soldadura al Arco con Electrodo Protegido:
Es el proceso ms antiguo y el ms simple. El calor derrite la
varilla protegida, que es
de acero con un recubrimiento que rodea al electrodo;
esterecubrimiento origina al
quemarse alrededor del material recin depositado,una atmsfera de
gas rico en CO
que impide el paso del oxgeno hacia la soldadura, formando CO2.
El recubrimiento del
electrodo es una mezcla de celulosa, carbonatos y aleaciones que
previamente se
muelen y luego se cocinan para secarlos y pegarlos al electrodo.
Este recubrimiento
realiza las siguientes funciones: Evita al oxidacin del material
con una atmsfera
adecuada, como se dijo anteriormente, y adems produce una costra
que depositada
encima de la soldadura mantiene el cordn fuera del contacto
deloxgeno del aire
mientras se va enfriando.
El material del electrodo se designa, en las Especificaciones
ASTM, como EABXX, en
donde E significa electrodo protegido, AB corresponden a los
nmeros de la resistencia
a la fractura del material depositado por el electrodo,
Fu, ( Ej.: E60XX, E70XX, etc. ) y XX es la denominacin que
identifica el tipo de corriente
o la posicin para el soldador.
Proceso de Soldadura al Arco Sumergido:
En este caso el electrodo es una varilla desnuda continua de
acero. El arco se efecta
dentro de una capa gruesa de fundente que es un polvo inerte que
aisla la soldadura
de la atmsfera para que no se oxide. Este polvo se retira con
una aspiradora y se
guarda para otra ocasin.Como se deduce, este proceso es adecuado
para mquinas
automticas o semiautomticas, pero tiene el inconveniente que slo
realiza
soldaduras "planas", si no el fundente se derrama.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 23
Los electrodos son designados por el prefijo F seguido por dos
dgitos que indican Fu
(esfuerzo de fractura del material depositado) y luego por EXXX
que designa el tipo de
electrodo que se trata.
RESISTENCIA A LA CORROSION DEL ACERO
Una de las desventajas ms comnmente atribuidas al acero
estructural es su
envejecimiento y corrosin, producindose un cambio en sus
propiedades y una
prdida en los espesores originales. Para evitarlo se han
desarrollado diversos
protectores como capas de pinturas, galvanizados, etc. que
permiten un
mantenimiento y alargamiento en la vida til de las estructuras
de acero.
En estos ltimos aos se han desarrollado aleaciones del acero que
permiten asegurar
una proteccin bastante efectiva contra la oxidacin dando origen
a un material
adecuado al intemperismo.
El acero al carbono es el ms vulnerable a la oxidacin. Se mejora
su comportamiento
aadiendo cobre. Sin embargo con otras aleaciones se consigue lo
mismo a menor
costo (Ni, Cr, etc). Con estas aleaciones, el acero expuesto a
la intemperie desarrolla
una pelcula que lo protege de posteriores oxidaciones.
Grafico corporativo de
durabilidad de los aceros
contra la corrocion.
A: Acero Estructural al
carbono.
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 24
B: Acero Estructural al carbono mas cobre.
C: Acero aleado (Cr-Si-Cu-P).
Aceros Estructurales en Per
Son producidos por Sider-Per en su planta de Chimbote y por
Aceros Arequipa S.A. en
su planta de Pisco. Uno de sus productos, la palanquilla, que se
usa para el proceso de
laminacin de Angulos y varillas lisas, es de material bastante
parecido al del Acero
ASTM A36.
Sider-Per fabrica, tambin, productos laminados planos, con la
denominacin ITINTEC
P.341-083 y los suministra ya sea en forma de bobinas EG-24 o
planchas PGE-24; su
Punto de Fluencia es Fy = 2400kg/cm2; su Esfuerzo de Fractura es
Fu = 4200 kg/cm2 y
su ductilidad es 21% (en probetas de 200 mm); es similar al
acero ASTM A36.
Con relacin a los productos no planos, en Per se laminan Angulos
hasta de 4
pulgadas, de lados iguales, canales pequeos y varillas lisas; se
manufacturan tubos
electrosoldados hasta de 4 pulgadas y se ha comenzado la
fabricacin de Perfiles
Estructurales Soldados de acuerdo a las normas ITINTEC 341-154.
La tecnologa del uso
de estos ltimos perfiles fue desarrollada en la UNI (3),
(9).
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 25
9 -EJEMPLOS EN EL PERU
las estructuras de acero. Son elementos principales en puentes,
en armaduras de
techados, en torres de antenas, en torres de lneas de trasmisin
y en arriostramientos
de edificios. es donde se encuentran, con frecuencia, los
miembros de traccin
ESTRUCTURA DE CUBIERTA ( TIJERAL)
Alicorp, Limaen construccin
Alicor p, Lima10000 m2
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 26
ESTRUCTURA DE CUBIERTA PARABOLICA CIELORRASO
Sandoval, Lima
14000 m2
ESTRUCTURAS PARA TELE-COMUNICACIONES
Tele2000, Lima
torre de antena
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 27
LOCALES COMERCIALES
Metro Colonial
PARADEROS PEATONALES
CONFECCION DE ESTRUCTURA
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 28
PUENTE PEATONAL PIURA
Puente peatonal, Piura
colocacin de plataforma
Puente peatonal, Piura
109 m, tendido de cables
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 29
Puente peatonal, Piura
ms detalles
Puente peatonal, Piura
plataforma, detalles
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 30
EDIFICIOS
PORTICOS ARRIOSTRADO PORTICOS TUBULARES
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 31
CINE PLANET OVALO GUTIERRES
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 32
10.-NORMATIVIDAD
Las Especificaciones ASTM reconocen 14 Grados de Acero en total.
Entre de los aceros
al Carbono, el ms conocido es el A36, y entre los aceros de Alta
Resistencia, los aceros
ASTM A242, A572 y A588.
A continuacin se da una Tabla con alguna de sus propiedades ms
significativas.
ksi: kip/in2 t/cm2: toneladas/cm2
Los grupos indicados se refieren a ASTM A6, norma que controla
el proceso para la
fabricacin de perfiles laminados (W,S,C,M,L).
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 33
Los perfiles estructurales son producidos conforme a las
siguientes normas y
especificaciones:
-ASTM A-6 Especificacin general para dimensiones y
tolerancias.
-AISC Especificaciones y propiedades de diseo.
-B-254 (ASTM A36) Acero estructural.
-B-282 (ASTM A242) Acero estructural de baja aleacin y alta
resistencia.
-B-284 (ASTM A572) Acero estructural de alta resistencia y baja
aleacin al
manganeso-vanadio.
-B-99 (ASTM A529) Acero estructural con lmite de fluencia mnimo
de 290 MPa (2
950 kg/cm).
-(ASTM A588) Acero estructural de alta resistencia y baja
aleacin de hasta 100 mm de
grueso, con lmite de fluencia mnimo de 345 MPa (3 515
kg/cm).
-(ASTM A913) Perfiles de acero de altaresistencia y baja
aleacin, de calidad
estructural, producidos por un proceso de tratamiento trmico
especial.
-(ASTM A992) Acero estructural para perfiles H laminados para
uso en edificios.
-B-177 (ASTM A53, grado B) Tubos de acero, con o sin
costura.
-B-199 (ASTM A500) Tubos de acero al carbono para usos
estructurales, formados
enfro, con o sin costura, deseccin circular o de otras
formas.
-B-200 (ASTM A501) Tubos de acero al carbono parausos
estructurales, formados en
caliente, con o sin costura. En la tabla 1.1 se indican los
valores de los esfuerzos Fy y Fu
de los aceros listados arriba.
Esfuerzos Fy y Fu de aceros estructurales
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 34
1 Norma Mexicana
2 American Society for Testing and
Materials.
3 Valor mnimo garantizado del esfuerzo
correspondiente al lmite inferior de
fluencia del
material.
4 Esfuerzo mnimo especificado de ruptura
en tensin. Cuando se indican dos valores,
el segundo es el mximo admisible.
5 ASTM especifica varios grados de acero
A500, para tubos circulares y rectangulares.
6 Para perfiles estructurales; para placas y barras, ASTM
especifica varios valores, que
dependen del grueso del material.
7 Depende del grado; ASTM especifica grados 50
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 35
11.-CONCLUSION
El acero no es un material nuevo, se ha visto a travs de la
historia como se
logro realizar esta aleacin en el siglo XIX .
La variedad de aceros es muy extensa dependiendo del mtodo de
fabricacin
y la cantidad de carbono que contenga.
Algunos tipos de acero pueden volverse a fundir de forma que
contaminan
menos al ser reciclados y vueltos a utilizar.
El uso del acero en la construccin es muy importante, ya que
este es que le
proporciona a las estructuras el refuerzo adicional, por ende es
llamado el
esqueleto de las estructuras.
La industria sobre el acero es muy extensa y a la vez es de
mucha calidad, por
eso es uno de los sectores que predomina en nuestro pas desde
hace mucho
tiempo.
12.-BIBLIOGRAFIA
-www.allstudies.com/acero-estructural.htm
-www.ordenjuridico.gob.mx/Estatal/ /Normas/DFNORM11.pdf
- El atlas de la construccin Metlica-casas de pisos ,-
F.HART-W.HENN-H. SONTAG
(editorial Gustavo Gili s.a Barcelona 1976)
-www.cismid.uni.edu.pe/descargas/confinter/lzapata_doc.pdf -
Diseo Estructural en
Acero Luis F. Zapata. Baglietto
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 36
INDICE
1.0 Introduccin Pag. 02 2.0 Historia Pag. 03-04 3.0 Concepto
Pag. 05-06 4.0 Propiedades Pag. 07-10 5.0 Clasificacin del acero
estructural Pag. 11-13 6.0 Ventajas del Acero Pag. 14 7.0 Tipos de
estructuras Pag. 15-17 8.0 Usos en la construccin Pag. 18-24 9.0
Ejemplos en el Per Pag. 25-31 10.0 Normatividad Pag. 32-34 11.0
Conclusiones y Recomendaciones Pag. 35
-
FFaaccuullttaadd ddee IInnggeenniieerraass yy
AArrqquuiitteeccttuurraa
EEssccuueellaa PPrrooffeessiioonnaall ddee IInnggeenniieerraa
cciivviill UUnniivveerrssiiddaadd AAllaass PPeerruuaannaass
Acero Estructural Tecnologa de los materiales Uap Pgina 37