MAYO 1 PROYECTO día de la madre el amor más grande
acero y obras
1.
2. Su auge se da en el siglo XIX con la producción
estandarizada de piezas, tres obras significativas que
se dieron por la revolución industrial en el siglo XIX
son:
Palacio de Cristal en Londres 1851.
5. Se utiliza debido a sus ventajas como:
Resistencia.
Tiempos reducidos en construir.
Zonas reducidas.
6. Sin embargo cuenta con
desventajas como:
Susceptible a atmosferas agresivas.
Susceptibles a deformación.
7. La evolución del acero fue en pocas palabras:
Rápida.
Profunda.
Acertada.
8. Indicios nos indican que el acero tiene ya muchísimos años
siendo una herramienta de gran utilidad para el ser humano.
9. 1779 Se construye el puente Coalbrokedale(basado en acero),
cambiando así la historia de la revolución industrial.
1884 se termina las primera vigas de acero y se hace el primer edificio
(estructura) reticular.
10. Sobre uso.
El acero revoluciono la industria de la construcción porque
permite una enorme cantidad de posibilidades para el diseño.
11. El acero puede ser utilizado mediante de diferentes
tamaños en la construcción.
12. Acerca de su contribución en las estructuras ayuda a:
Armar el hormigón
Reforzar los cimientos de una estructura
Vía de transporte para materiales muy necesarios
en la vida cotidiana .
Formar el armazón de edificios.
Columnas de una estructura.
13. Sin embargo, el acero no solo ayuda al área de
las estructuras, si no también en diversos
campos que utilizamos día a día.
15. EL ACERO, SU OBTENCION Y MATERIA PRIMA
El acero : Metal que resulta de la mezcla de hierro y menos del
1.76% de carbono
El hierro : Metal tenaz , dúctil y maleable, que funde a 1535 °C,
es de color grisáceo y negruzco.
Metal más importante del mundo ya que es la materia
prima para la fabricación del acero.
16. El descubrimiento del hierro es el acontecimiento que marcó el
punto de partida de la civilización actual.
Obtención
del hierro
Etapa artesanal
Aplicación de calor a altas
temperaturas
Hornos primitivos (hierro
dulce)
Etapa de fundición
Altos hornos (hierro impuro
o arrabio)
Segundo proceso
afinación
ACERO
17. El afino para los aceros especiales requiere de las siguientes
fases adicionales:
Aceros especiales
Fase de dosificación
Fase de superafinado
Añaden elementos de aleación y
completa el desoxidado del hierro
Completa la eliminación de
impurezas
18. ACEROS ESTRUCTURALES MODERNOS
Propiedades
del acero
Composición
química
Variación en el contenido
de carbono
Adición de otros elementos
Si, Ni, Mn, Cu
Acero aleado
Propiedades
Estructurales
•Soldabilidad
•Resistencia
•Dureza
•Ductilidad
Tratamientos
térmicos
Templado
Revenido
Endurecimiento del metal de manera
profunda obtenido al calentarlo y enfriarlo
rápidamente al sumergirlo en un líquido
frío
Calentamiento del metal a temperaturas
elevadas prolongando su enfriamiento
para que al efectuarse lentamente no
engendre tensiones internas.
Procesos
mecánicos
Proceso de laminado
Estiramiento térmico
19. Aceros de ultraresistencia
Son aquellos que tienen altos niveles de esfuerzo de fluencia, su uso
se recomienda en elementos sujetos a tensión.
Cuanto mayor sea el límite de fluencia mayor será el precio del
acero.
Con el objeto de obtener ahorros en la construcción se recomienda una
construcción híbrida, que supone una combinación de aceros de
ultraresistencia y aceros de resistencia media.
Factores que pueden conducir al uso de aceros de alta resistencia:
Alta resistencia a la corrosión
Ahorros en los costos de montaje, transporte y cimentaciones
Reducción de las alturas de entrepisos
Ahorro en la protección contra fuego
20. VENTAJAS
El acero estructural, a pesar de su elevado costo, es el material ideal
para construcción, especialmente para estructuras ubicadas en zonas
sísmicas, por las ventajas que a continuación se indican:
Material homogéneo
Ductilidad: Propiedad para soportar grandes deformaciones sin fallar
al someterse a grandes esfuerzos de tensión. Sus grandes deflexiones
ofrecen evidencia visible de la inminente falla.
Tenacidad: Posee resistencia y ductilidad. Es la propiedad que le
permite absorber energía en grandes cantidades sin fracturarse.
Resistencia a la fatiga: Esta propiedad le permite soportar muchos
ciclos de carga y descarga, o bien, de tensión o compresión.
Durabilidad: Con un mantenimiento adecuado su vida útil puede
prolongarse casi indefinidamente.
Soldabilidad: Esta propiedad le permite ser unido a otro elemento de
su misma especie lo cual representa una gran ventaja como material de
construcción.
Alta resistencia: Gran relación de resistencia y rigidez por unidad de
volumen.
21. DESVENTAJAS
Costo de la estructura
Una estructura metálica requiere además del acero estructural otros
materiales o insumos complementarios como soldadura, tornillería y
pintura.
En México la mano de obra es barata y el material es caro.
La diferencia de costo entre las diferentes calidades de acero
estructural son significativas.
Costo de mantenimiento
La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión por lo
que deben pintarse periodicamente. Se requiere proteger la estructura
durante el proceso de construcción.
Costo de la protección contra fuego
La protección de estructuras de acero contra fuego es cara y en
ocasiones puede representar hasta un 5% del costo de la fabricación
de la estructura.
Vibración
Este aspecto es parte de un buen diseño sin embargo, además de
satisfacer las condiciones de seguridad se necesita cumplir con
requisitos de servicio, funcionamiento y confort.
23. El hierro y el acero manifestaron desde un principio su diferencia
respecto a los materiales de construcción tradicionalmente
empleados. Generaron nueva Arquitectura.
TORRE EIFFEL. PARIS (1887-1889)
24. •El hierro y el acero eran materiales mucho mas
resistentes y caros que sus antecesores, razón por
la cual pareció sensato destinarlos a la
construcción de elementos lineales:
perimetralmente tirantes; mas adelante, soportes
y finalmente entramados completos dejando
como cerramiento materiales mas económicos.
•La historia arquitectónica de estos metales es la
de las Estructuras Reticulares
•Como ventaja esta el que son muy resistentes y
fáciles de trabajar.
•Como desventaja esta en que tienen graves
inconvenientes en su tendencia a oxidarse y su
mal comportamiento ante el fuego el cual
destruye la fundición y anula la resistencia del
acero.
Puente de Coalbrookdale
Es la primera gran obra de hierro, hecha entre
1775 y 1779.
25. Palacio de Cristal. Londres. Joseph Paxton. 1851
Galería de las Máquinas de Dutert y Contamin
•El hierro es un metal
que comercialmente no
se presenta en forma
pura, sino con pequeñas
adiciones de otros
productos siempre
presentes.
•Video
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26. •El hierro colado o fundido es el mas resistente a la corrosión.
•El acero es mas resistente pero se oxida más rápidamente.
•Son metales maleables, dúctiles, soldables y muy duros. Calentándose y
enfriándose rápidamente, se templan, haciéndose más duros, más elástico y
resistentes.
•La naturaleza del acero viene determinada por el tratamiento térmico que
recibe una vez fabricado y por la presencia de cantidades ínfimas de otros
materiales en su masa que influyen en su comportamiento.
Los aceros con adiciones de manganeso y tungsteno son apreciados por su
resistencia a los impactos y las altas temperaturas.
Los aceros con cromo los hacen inoxidable.
La mezcla de aceros con elementos tales como el silicio, el molibdeno, el vanadio,
el boro u otros completan la gama comercial que produce actualmente el sector
metalúrgico
El acero se obtiene a partir del hierro y éste a base de transformar en un
horno ciertos minerales.
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27. •El hierro se obtiene a partir de minerales sometidos a intenso calor en un
alto horno proceso que se denomina fundición. Los productos que se
obtienen así son los arrabios o fundición bruta, gases y escoria; estas
últimas se desechan o son empleadas como balasto en las vías o materia
prima en la fabricación de cemento.
•La primeras fundiciones se llevaron probablemente en Asia unos mil años
antes de nuestra era, se fabricaban herramientas, armas y otros objetos
aunque no se empleaba para la construcción de edificios.
•Para fundir el hierro se utilizaba carbón vegetal y se sustituyo por el coque
con el que se obtuvo mas fácilmente hierro de mejor calidad.
• El acero admite tratamientos más variados que el hierro, que además de
poder ser moldeado, también es posible estirarlo en finos hilos o laminarlo en
planchas delgadas plana o de perfil ondulado
barras de acero.306F38E1DCC9BCADFC13CD717ACDDE02B968F804&sver=2&expire=1237194592&key=yt1&ipbits=0
28. El hierro es un material maleable, ferro magnético, y
blando.
Debido a su poca resistencia su única aplicación es en
la fabricación de imanes y ornamentación.
Después del aluminio es el segundo metal mas
abundante en la corteza de la tierra
Sus principales aleaciones son aquellas de la familia
de los ferro-carbonos.
EL HIERRO
29. El acero es una aleación Fe-C en la que el carbono
esta por debajo de 1.76% en peso.
Si el acero esta aleado con una determinada
cantidad de otro elemento se clasifica en dos
grupos principales: los aceros “puros” y los
aleados.
Aceros estructurales, contenido de C del 0.15% al
0.33% usos: estructuras edificios, puentes,
tuberías.
Otros aceros, contenido de C entre 0.34% y 0.65%
resistencias elevadas, usos: resortes, tornillos.
EL ACERO
32. El acero puede combinarse con gran variedad de
elementos que mejoran cualidades especificas,
previamente seleccionadas según el trabajo que la
nueva aleación vaya a realizar.
Las aleaciones presentes en Aceros al carbono:
Manganeso: Aumenta la tenacidad y neutraliza el efecto
fragilizador del azufre.
Azufre: Perjudicial produce grietas. En 0.13 a 0.30 mejora la
manejabilidad.
Fosforo: Elemento mas perjudicial, se permite contenido
max. 0.05%.
ALEACIONES DEL ACERO
33. Las aleaciones presentes en Aceros de baja aleación:
Níquel: Aporta la resistencia a la oxidación, aumenta
resistencia al impacto.
Cromo: Aporta dureza y resistencia a la abrasión y
oxidación. Resistencia a altas temperaturas. Tiende a hacer
frágil al acero.
Cobalto: Produce aumento de la dureza del acero en caliente
y a la abrasión.
Vanadio: Aumenta la resistencia a la tracción con poca
fragilización.
Magnesio y Silicio: proporciones altas aumenta resistencia a
la tenacidad.
ALEACIONES DEL ACERO
34. TIPOS DE ACERO1. Acero al Carbono: Es aquel que tiene entre 0,1 y
1,9% de carbono en su contenido y no se le añade
ningún otro material (otros metales).
2. Acero Aleado: Es aquel acero al que se le añaden
otros metales para mejorar sus propiedades
(vanadio, molibdeno, manganeso, silicio, cobre).
35. ACEROS ALEADOS
ESTRUCTURAL:
Partes de maquinas(ejes, engranajes, palancas), estructuras de
edificios, chasis de automóviles, puentes, barcos. Aleación entre
0.25-6%
PARA HERRAMIENTAS:
Se emplean en herramientas para cortar y modelar metales
(taladros, fresas).
ESPECIALES:
Aceros inoxidables con un contenido superior al 12% de cromo.
Resistentes a las altas temperaturas y la corrosión. En arquitectura
se utiliza con fines decorativos.
36. PROPIEDADES Y
CUALIDADES DEL ACERO
ESTRUCTURAL Alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la
misma, soldabilidad, ductilidad.
Incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades
mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas.
Buena resistencia a la
corrosión en condiciones
normales.
37. CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE
LOS ACEROS
Alta resistencia mecánica: Los aceros son materiales con
alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de
tracción y compresión y lo soportan por la contribución
química que tienen los aceros.
Elasticidad: La elasticidad de los aceros es
muy alta, en un ensayo de tracción del acero
al estirarse antes de llegar a su límite elástico
vuelve a su condición original.
38. CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE
LOS ACEROS Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de
soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de
estructuras con piezas rectas.
Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se
les puede dar cualquier forma deseada.
Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy
resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia.
39. CARACTERÍSTICAS
POSITIVAS DE LOS ACEROS Ductilidad: es la capacidad de convertirse en hilos, por esfuerzo de
tracción.
Tenacidad: es la resistencia a la rotura por tracción.
Flexibilidad: es la capacidad de doblarse y recuperarse al aplicarle
un momento flector.
Resistencia: viene siendo el esfuerzo máximo que resiste un
material antes de romperse.
40. CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DE
LOS ACEROS
Oxidación: Los aceros tienen una alta capacidad
de oxidarse si se exponen al aire y al agua
simultáneamente y se puede producir corrosión
del material si se trata de agua salina.
Transmisor de calor y electricidad: El acero es
un alto transmisor de corriente y a su vez se
debilita mucho a altas temperaturas.
41. CLASIFICACION DE LOS ACEROS
Clasificación común en nuestro medio para la identificación es la
usada por la AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND
MATERIALS – ASTM.
Usa una A para materiales ferrosos.
Dos números siguientes indican las características del material.
Las dos ultimas cifras indican el año de la norma.
Ejemplo: Acero ASTM A36 – 96
A: material ferroso
36: fluencia en miles de libras pulg2
96: Norma revisada en 1996
Con esta clasificación se identifican acero empleados en planchas,
perfiles, laminas, tubos, etc. Utilizados en estructuras metálicas.
42. CLASIFICACION DE LOS ACEROS
También se utiliza para aceros al carbono, la clasificación de la
SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS – SAE y la AMERICAN
IRON AND STEEL INSTITUTE – AISI.
Para aceros al carbono la designación empieza por 10XX.
Dos últimos dígitos indican contenido de carbono en porcentajes
de centésimas.
Ejemplo: ACERO SAE 1010
10: indica que es acero al carbono
10: acero con 10% de carbono
Con esta clasificación se identifican básicamente los aceros para
fabricación de pernos de anclaje, ejes, tornillos, etc.
43. CLASES DE ACEROS
ESTRUCTURALESASTM Sociedad Americana para las Pruebas de Materiales
Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): 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): 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.
44. CLASES DE ACEROS
ESTRUCTURALES 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
Acero ASTM A - 588 (NTC 2012): Es un acero de calidad
estructural de alta resistencia y baja aleación (HSLA), empleado
en la construcción de estructuras, puentes, torres de energía y
edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas.
Aceros al Carbono para uso de la Industria: Estos productos
están dirigidos a la industria para la fabricación de partes de
aplicaciones metalmecánicas en procesos de calibración, forja y
estampación.
47. Su aspecto formal es de vela de barco. La idea
del edificio reconocido como un icono surgió de
ver como emergía la silueta de un yate de vela
en el horizonte (recordando las ac-tividades del
trabajo de recolección de perlas, propio de sus
habitantes).
Su estructura está fabricada en acero (9.000 ton)
y concreto reforzado (70.000m3) con 250 pilotes
de fricción superficial en concreto reforzado con
una longitud combinada de 10km + vigas de
acero. Cuenta confachadas en vidrio (43.446m2)
y fachada de tela (9000m2) en fibra de vidrio
recubierta con teflón. Su altura es de 321ml,
tiene 60 pisos y 202 suites dúplex desde 169m2
a 780m2.
Así que el ingeniero Mc Nicolas probó con unos
bloques de concreto innovadores diseñados
para reducir el impacto. Se hicieron pruebas de
tanque en laboratorio reproduciendo la fuerza de
las olas más altas que podrían darse en los
subsiguientes 100 años, contra una serie de
modelos de diferentes configuraciones.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
48. Sistema Hiperestático
Posee un Núcleo Central Rígido,
Estabilizado mediante Vigas y Muros
Perimetrales.
Base de Calculo
Cargas Axiales Verticales y
Horizontales.
Diseño Estructural
Sistema de Altura Activa, Actuando por
Planos que están Interrelacionados.
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
FUERZAS
TRANSVERSALES
FUERZAS OBLICUAS
49. Las obras comenzaron en 1994. Se decidió que
el hotel estaría situado en medio del mar en una
isla artificial, cuya altura pondría en más de una
discrepancia a los constructores.
El arquitecto Tom Wright quería que la isla fuera
muy baja para generar la impresión de que la
estructura tipo vela surgía del agua. Por su parte
el ingeniero Mick Mc Nicolas, responsable por la
seguridad de la isla, lo veía inconveniente. “Tom
quería la isla lo más baja posible rozando el mar,
yo por mi parte quería protegerla”, afirmó el
ingeniero. La seguridad estaba en juego y eso lo
sabía Mc Nicolas. Por eso inicialmente los
ingenieros planearon la construcción de la isla
usando roca, un material disponible en la zona y
cuya eficiencia estaba comprobada, pero Dubai
rechazó la idea pues se necesitaba una isla muy
grande para repeler el efecto del mar. La
construcción consta de dos etapas: la isla y
la estructura del hotel.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: www.metalmaciso.com
Bloques Huecos rodean la isla
protegiéndola contra la fuerza de las
olas.
50. 1. LA ISLA
Su construcción requirió un tiempo total de 3
años, sobresale del nivel del mar, pues se quería
dar la impresión de que la estructura estuviera
"flotando" en el mar.
Se hicieron pruebas de tanque en laboratorio
reproduciendo la fuerza de las olas más altas
que podrían darse en los subsiguientes 100
años, contra una serie de modelos de diferentes
configuraciones.
Los bloques huecos demostraron ser efectivos
funcionando como una esponja y haciendo que
el agua de la ola que los golpea llene el espacio
vacío y gire sobre sí misma, haciendo que la
fuerza se disipe considerablemente. Con esto, el
equipo construyó una
isla con fuertes inclinaciones de roca y cubierta
con un revestimiento de concreto para absorber
la fuerza de las olas. El arquitecto Tom Wright
consiguió su objetivo: una isla elevada 7.5
metros sobre el nivel del mar.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
La base tendría que ser maciza para
resistir una torre de 300 mts, con total
seguridad para sus ocupantes, por eso
el equipo realizó análisis de núcleos
perforando el lecho rocoso
profundamente llegando a 180 mts, pero
no encontró roca sólida. Esto haría su
trabajo más difícil pues la opción que
quedaba era que el Burj Al Arab se
alzara sobre la arena y eso ¡era una
locura!
Fuente: www.metalmaciso.com
51. Etapas de la construcción de la isla:
• La construcción de la isla consistió en
introducir pilotes y barras amarradas en la
arena para soportar las rocas. (ver imagen 1)
• Posterior al pilotaje se realizaron diques de
rocas alrededor de los pilotes, formando así
una "cuna" de la cual luego se evacuó el agua
retenida. (ver imagen 2)
• Una vez se ha evacuado el agua se colocan
armaduras de concreto alrededor de la isla (las
cuales servirán como protección de las olas),
así como pilotes de 2 m de diámetro y 43 m de
largo. (ver imagen 3 y 4) La isla está protegida
del impacto de las olas mediante bloques de
concreto perforados, que se colocan sobre los
diques de roca, con esto se simula una esponja
absorbiendo el agua y evitando que ingrese al
interior de la isla.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura
de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-14
1
2
4
3
52. 2. LA ESTRUCTURA DEL HOTEL
Los arquitectos idearon un plan en el que
contemplaron apoyar su hotel usando pilotes de
concreto reforzados con acero clavados muy
profundo dentro de la arena, y apoyados en el
efecto conocido con el nombre de fricción
superficial que no es otra cosa que la resistencia
que impide que dos superficies ásperas resbalen
una contra otra.
En medio del ardiente calor del desierto fueron
alzadas las paredes de concreto delgadas, pero
incapaces de resistir los elementos sin ayuda;
corriendo el riesgo que los vientos fuertes o los
sismos las destruyeran con facilidad, los arquitectos
lo sabían, por ello generaron una nueva solución,
no solo eficiente sino visualmente atractiva: una
inmensa estructura de acero por fuera del edificio
conocida como exoesqueleto.
Para sostenerla era necesario crear una serie de
grandes cerchas diagonales sujetadas por dos
enormes arcos pesada más grandes del mundo: un
monstruo de 80 llantas que inició su lento recorrido
hacia el punto de construcción a una velocidad
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Fuente: Rojas M. 2005.Burj Al Arab, una superestructura
de 7 estrellas. Metal Actual 8 7-14
53. EL ACERO Y SU PROTAGONISMO:
En medio del ardiente calor del desierto fueron
alzadas las paredes de concreto delgadas, pero
incapaces de resistir los elementos sin ayuda;
corriendo el riesgo que los vientos fuertes o los
sismos las destruyeran con facilidad, los
arquitectos
lo sabían, por ello generaron una nueva solución,
no solo eficiente sino visualmente atractiva: una
inmensa estructura de acero por fuera del edificio
conocida como exoesqueleto.
Para sostenerla era necesario crear una serie de
grandes cerchas diagonales sujetadas por dos
enormes arcos pesada más grandes del mundo:
un monstruo de 80 llantas que inició su lento
recorrido hacia el punto de construcción a una
velocidad promedio de 6 km por hora.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
Para dar mayor rigidez a la estructura se
implementa un exoesqueleto de acero que
consiste en estructuras metálicas de sección
triangular en las fachadas laterales
exteriores. Las estructuras miden cerca de
85 m y pesas alrededor de 165 ton.
54. El calor hacía que las moléculas de acero se
desplazaran más rápido y más lejos, lo que en
términos prácticos significaba que las perchas
diagonales del Burj Al Arab podrían expandirse y
contraerse hasta 5 centímetros en un período de
24 horas.
• Debido a los cambios de temperatura utilizaron
estructuras en forma de biela para que el acero
se expanda y contraiga en un rango de hasta 5
cm.
• Debido a la altura de la edificación la fuerza del
viento a la cual se ve sometida es muy alta,
por esta razón en las uniones de los vidrios se
utilizan rótulas de acero inoxidable las cuales
disipan la fuerza ejercida.
• Para disipar la energía generada por la
oscilación de la estructura ante las fuerzas del
viento y las fuerzas sísmicas se implantaron
nas máquinas especiales para transferir la
energía a las columnas y por consiguiente a la
cimentación y de ahí al terreno.
LA CONSTRUCCIÓN
SEMINARIO DE LA
CONSTRUCCION
El levantamiento de los armazones de
acero era un reto no solo por su tamaño y
peso sino por la coincidencia perfecta de
las cerchas