ACEROS

UASLPFACULTAD DEL HABITAT

DISEÑO URBANO Y DEL PAISAJECONSTRUCCION URBANA Y DEL PAISAJE II

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 1,075 % en peso de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

El uso del acero se multiplicó gracias al avance de la metalurgia y a la soldadura eléctrica. La característica fundamental de las modernas estructuras de acero es la simplificación estructural y la esbeltez. Desde sus primeras aplicaciones en puentes y después en rascacielos, el acero ha ido ganando uso sobre todo en edificios de viviendas y oficinas, aunque el desarrollo de la técnica del hormigón armado lo ha limitado.

El campo de aplicación de las estructuras metálicas es: naves industriales, puentes (de ferrocarril, de grandes luces – mixtos – y para pasarelas peatonales), mástiles y antenas de comunicaciones, cubiertas, depósitos, silos, compuertas de presas, postes de conducción de energía eléctrica ...

Los aceros son una combinación de una gran cantidad de elementos que pueden perjudicar o beneficiar el producto final, es por esta razón que las fundidoras actuales son tan cuidadosas en la composición química de sus productos.

Los aceros están conformados por conglomerados de átomos unidos por enlaces covalentes por lo que tiene un comportamiento físico que se puede explicar a nivel atómico.

Siendo los materiales con enlaces fuertes los que presentan módulos elásticos con mayor capacidad.

El acero es utilizado en estructuras para diferentes sistemas de construcción a partir de un conjunto de técnicas constructivas y materiales de vanguardia.El acero es una aleación, no un material. Esto quiere decir que es una mezcla de dos o más metales con elementos no metálicos, en el caso del acero, es una aleación de hierro y carbono, aunque existen una gran cantidad de tipos de acero con composiciones muy diversas que dan origen a diferentes denominaciones como: el acero inoxidable, aceros de cementación, aceros al silicio, etc.

COMPOSICION DEL ACERO

Aluminio – Al : EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.

Azufre – S : El Azufre se considera como un elemento perjudicial en las aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo, en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en azufre son difíciles de soldar pueden causar porosidad en las sodaduras.

Carbono - C : El Carbón – Carbono es el elemento de aleación mas efectivo, eficiente y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría mas rápidamente, el acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de dar la dureza y alta resistencia del acero.

Boro – B: El Boro logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero esta totalmente desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro, (0.001%) tiene un efecto marcado en el endurecimiento del acero, ya que también se combina con el carbono para formar los carburos que dan al acero características de revestimiento duro.

Cobalto - Co : El Cobalto es un elemento poco habitual en los aceros, ya que disminuye la capacidad de endurecimiento.

Cromo – Cr : El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del endurecimiento. Asi mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión. El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.

Fósforo – P : Fósforo se considera un elemento perjudicial en los aceros, casi una impureza, al igual que el Azufre, ya que reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin embargo, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

Manganeso – Mn : El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables, esta presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de austenita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.

Molibdeno – Mo : El Molibdeno tambien es un elemento habitual, ya que aumenta mucho la profundidad de endurecimiento del acero, así como su resistencia al impacto. El Molibdeno es el elemento mas efectivo para mejorar la resistencia del acero a las bajas temperaturas, reduciendo, además, la perdida de resistencia por templado. Los aceros inoxidables austeíticos contienen Molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.

Nitrógeno – N : El Nitrógeno puede agregarse a algunos tipos de acero, para promover la formación de austenita.

Niquel – Ni : Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se utiliza mucho en los aceros inoxidables, para aumentar la resistencia a la corrosión. El Níquel ofrece propiedades únicas para soldar Fundición.

Plomo – Pb : El Plomo es un ejemplo de elemento casi insoluble en Hierro. Se añade plomo a muchos tipos de acero para mejorar en gran manera su maquinabilidad.

Titanio – Ti : Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y desoxidar acero, aunque debido a sus propiedades, pocas veces se usa en soldaduras.

Tungsteno – W : El Tungsteno se añade para impartir gran resistencia a alta temperatura.

Vanadio – V : El Vanadio facilita la formación de grano pequeño y reduce la perdida de resistencia durante el templado, aumentando por lo tanto la capacidad de endurecimiento.

VENTAJAS DEL ACERO

• Alta resistencia mecanica y reducido peso propio: las secciones resistentes necesarias son reducidas, por lo que los elementos estructurales suelen ser ligeros. Este hecho hace a las estructuras metálicas insustituibles en aquellos casos en que el peso de la estructura es una parte sustancial de la carga total, como naves industriales, puentes de grandes luces, voladizos de cubiertas ...

• Facilidad de montaje y transporte debido a su ligereza.• Rapidez de ejecución, se elimina el tiempo necesario para el fraguado,

colocación de encofrados... que exigen las estructuras de hormigón.• Facilidad de refuerzos y/o reformas sobre la estructura ya construida.

• Ausencia de deformaciones diferidas en el acero estructural.• Valor residual alto como chatarra.• Ventajas de la prefabricación, los elementos se pueden fabricar en taller

y unir posteriormente en obra de forma sencilla (tornillos o soldadura).• Buena resistencia al choque y solicitaciones dinámicas como los seísmos.• Las estructuras metálicas de edificios ocupan menos espacio en planta

(estructuralmente) que las de hormigón, con lo que la superficie habitable es mayor.

• El material es homogeneo y de calidad controlada (alta fiabilidad).

DESVENTAJAS DEL ACERO

• Mayor coste que las de hormigón. El precio de un hormigón HA 25 de central está en torno a 60 €/m3, y el de un acero laminado (S 275) de un perfil normalizado es de unos 0.60 €/kg.

• Sensibilidad ante la corrosión (galvanizado, autopatinado, ...).• Sensibilidad frente al fuego. Las características mecánicas de un acero

disminuyen rápidamente con la temperatura, por lo que las estructuras metálicas deben protegerse del fuego.

• Inestabilidad. Debido a su gran ligereza, un gran número de accidentes se han producido por inestabilidad local, sin haberse agotado la capacidad resistente. Si se coloca el arriostramiento debido (que suele ser bastante barato) son estables.

• Dificultades de adaptación a formas variadas.• Excesiva flexibilidad. El diseño de las estructuras metálicas suele estar

muy limitado por las deformaciones, además de por las tensiones admisibles, lo que provoca una resistencia desaprovechada al limitar las deformaciones máximas para evitar vibraciones ... que provocan falta de confort.

• Sensibilidad a la rotura fragil. Un inadecuado tipo de acero o una mala ejecución de las uniones soldadas pueden provocar la fragilización del material y la rotura brusca e inesperada.

PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

• Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando esta en contacto de fricción con otro material.

• Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto).

• Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

• Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) ó unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre. El hierro se produce silicato de calcio, llamado también escoria. El hierro y la escoria se separan por gravedad, ya que la escoria es menos densa y flota sobre el metal.

Los cuatro tipos principales de acero inoxidable son: 1. Austenitic: es el tipo de acero inoxidable más usado, con un contenido

mínimo de níquel del 7%.2. Ferritic: tiene características similares al acero suave pero con mejor

resistencia a la corrosión. El contenido en cromo varia del 12% al 17% en peso.

3. Duplex: Es una mezcla del ferritic y austenitic. Incrementa su resitencia y ductilidad.

4. El acero inoxidable de Martensitic contiene cromo entre el 11 hasta el 13% , es fuerte y duro y resistencia moderada a la corrosión.

TIPOS DE ACERO

• Planchas• Tubos• Cabillas• Perfiles Estructurales• Papeleras• Bancas Urbanas• Jardineras• Ceniceros• Protectores Para Arboles• Topes De Vehículos• Luminarias• Señalética• Semáforos• Pérgolas

MOBILIARIO URBANODE ACERO

PROCESO CONSTRUCTIVODEL ACERO

La elaboración y construcción de un proyecto a través del empleo de estructuras metálicas tiene de manera general las siguientes etapa: 1.Proyecto estructural.(diseño estructural)2.Ingeniería del proyecto3.Abastecimiento de los materiales4.Fabricación5.Embarque6.Montaje7.Supervisión

DESCRIPCIÓN DE ETAPAS DE UN PROYECTO ESTRUCTURAL

NOMBRE DEL PROYECTO:

UBICACIÓN:

PROYECTO ESTRUCTURAL (diseño estructural)

1.Análisis y criterio de diseño estructural.

En esta etapa el ing. Calculista

a)Planos arquitectónicos.

b)Utilizaciones de los programas tales como el ( autoCAD, SAP, otros).

c)Diseño: seleccionando las secciones óptimas de los miembros con sus correspondientes uniones y conexiones.

d)Consideró los factores costo, comercialización y existencia en el mercado.

2. Entrega del diseño.

a)presento una información detallada del diseño y cálculo de la estructura (memoria descriptiva y de cálculo , especificaciones técnicas y cómputos métricos).

PROYECTO DE INGENIERIA Esta fase involucra la dirección, control y realización definitiva del modelo estructural arquitectónico de la obra ejecutada.

ABASTECIMIENTO DE LOS MATERIALES

En esta etapa se verifico la existencia de los materiales asociados a la obra, para ello se contactó con diseñadores, fabricantes, constructores de estructuras de acero y proveedores en general , a objeto de medir los riesgos a dicha construcción y buscar las alternativas para mitigarlos, cabe destacar la importancia de esta etapa puesto que en ella se encuentra asociado el tiempo y costos de la obra.

Los factores determinantes son:

•Existencia del material seleccionado.

•Disponibilidad.

•Tiempo de entrega

•Medios de transporte

FABRICACION EN EL TALLER.

PLANTILLAJE:Se realizaron plantillas en la escala natural, en especial para la confección de las cartelas de unión de cada nodo de las cerchas.MARCADO SOBRE PRODUCTOSEn este momento se realiza el marcado de cada una de las piezas con su ubicación dentro de la estructura , en este caso se verifican las dimensiones, espesores de láminas y formas, a los fines de prevenir un mejor desarrollo en el proceso de ensamblaje.CORTES Y PERFORACIONES

actividad a realizarse en campo o en el taller.SOLDADURASEjem.Para la ejecución de la soldadora se utilizaron electrodos 7018* 1/8 , en este caso los electrodos se mantenían en hornos para mantenerlos calientes y reducir la porosidad para evitar la afectación de la misma. En las piezas cortadas se preparan los bordes realizando un biselado en las zonas donde se une con la soldadura. Los biseles pueden adoptar formas de “V”.

PIEZAS EMBARCADAS A LA OBRAen este proceso se trasladaron las piezas seleccionadas en camiones de 750 y de plataforma, es importante destacar que el fabricador que en coordinación con el encargado del montaje , elaboraron una remisión dirigida a la obra con una descripción de las piezas embarcadas , tanto en las dimensiones como marcas que le corresponden a cada una de las piezas, referidas a los planos.

PROGRAMA DE MONTAJE.

En el montaje se realizó el siguiente procedimiento:

a)Se describieron las fases de la ejecución, el orden asignado y los tiempos de los elementos de cada fase.

b)En este caso se utilizó una grúa con la capacidad de 10ton. Guayas de izamiento y andamios para asegurar al personal en el montaje.

c)El personal a intervenir durante el montaje fue seleccionado y se utilizaron soldadores certificados por :

d)Se utilizaron implementos de seguridad , como arnés, cascos, botas de seguridad, guantes de carnaza, lentes de seguridad, máscaras y caretas.

e)Se verifico el replanteo

f)Se verifico los aplomos , nivelaciones, alineaciones , recepción , almacenamiento y manipulación.

Todos los elementos de la estructura se almacenaron y ordenaron de forma tal que se fuesen utilizando de acuerdo a la fase del montaje , siguiendo un orden estricto y en forma sistemática a fin de generar demoras o errores.

SUPERVISIONEn toda obra la supervisión es la forma de velar por el control de calidad, la seguridad y el correcto desarrollo de cada una de las actividades que comprenden la obra .