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Introducción
Características mecánicas del acero
Impurezas del acero
Tratamientos del acero
Mecanizado del acero
Aplicaciones
Clasificación del acero estructural
Acero de refuerzo para armaduras
Clasificación del acero
Perfiles
Estructuras metálicas
Comportamiento estructural
Comparación entre concreto y acero
   Comúnmente                                                       se
    denomina acero una aleación de hierro y carbono, donde el
    carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la
    aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el
    0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a
    las fundiciones, que, a diferencia de los aceros, son quebradizas y
    no se pueden forjar, sino que se moldean.
   El acero es el más popular de las aleaciones, es la combinación
    entre un metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva
    las características metálicas del primero, pero con propiedades
    notablemente mejoradas gracias a la adición del segundo y de otros
    elementos metálicos y no metálicos. De tal forma no se debe
    confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en
    estado puro al que se le mejoran sus propiedades físico-químicas
    con la adición de carbono y demás elementos.
   Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del
    acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición
    y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los
    que pueden conseguirse aceros con combinaciones de
    características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se
    pueden citar algunas propiedades genéricas:
   Su densidad media es de 7850 kg/m³.

   En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o
    fundir.

   El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los
    porcentajes de elementos aleantes. El de su componente
    principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin
    alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas
    de fusión de alrededor de 1.375 C, y en general la temperatura
    necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el
    porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones
    eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido
    funde a 1.650 C.

   Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 C.
   Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones
    usadas para fabricar herramientas.

   Relativamente dúctil.    Con    él   se   obtienen   hilos   delgados
    llamados alambres.

   Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata.
    La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de
    espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.

   Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de
    recibir un tratamiento térmico.

   Algunas  composiciones     y     formas   del    acero      mantienen
    mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.
   La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr
    mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los
    cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con
    alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un
    núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto
    grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de
    mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades
    significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos
    tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.

   Se puede soldar con facilidad.

   La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con
    suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales
    que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por
    completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante
    tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a
    la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para
    intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.
   Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la
    composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también
    en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en
    los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir
    su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades
    de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible
    o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades
    mínimas.
   Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el
    hierro forma sulfuro, el que, conjuntamente con la
    austenita, da lugar a un eutéctico cuyo punto de fusión es
    bajo y que, por lo tanto, aparece en bordes de grano. Cuando
    los lingotes de acero colado deben ser laminados en
    caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo
    que provoca el desgranamiento del material.

   Fósforo: límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta
    perjudicial, ya sea al disolverse en la ferrita, pues disminuye
    la ductilidad, como también por formar FeP (fosfuro de
    hierro). El fosfuro de hierro, junto con la austenita y la
    cementita,        forma        un       eutéctico        ternario
    denominado esteadita, el que es sumamente frágil y posee
    punto de fusión relativamente bajo, por lo cual aparece en
    bordes de grano, transmitiéndole al material su fragilidad.
   Desgaste

   Es la degradación física (pérdida o ganancia de material, aparición
    de grietas, deformación plástica, cambios estructurales como
    transformación de fase o re cristalización, fenómenos de
    corrosión, etc.) debido al movimiento entre la superficie de un
    material sólido y uno o varios elementos de contacto
   Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra
    en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y
    conveniente proteger la superficie de los componentes de acero
    para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos
    superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores
    y decorativos de los metales.

   Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:
   Cincado:
   tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico al que
    se somete a diferentes componentes metálicos.

   Cromado:
   recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.

   Galvanizado:
   tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.

   Niquelado:
   baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.

   Pavonado:
   tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la
    tornillería.

   Pintura:
   usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.
   El acero que se utiliza para la construcción de estructuras
    metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la
    laminación de acero en una serie de perfiles normalizados de
    acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación.

   El proceso de laminado consiste en calentar previamente los
    lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la
    deformación del lingote por un proceso de estiramiento y
    desbaste que se produce en una cadena de cilindros a
    presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van
    formando el perfil deseado hasta conseguir las medidas que
    se requieran. Las dimensiones del acero que se consigue no
    tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a
    los productos laminados hay que someterlos a fases de
    mecanizado para ajustar su tolerancia.
   El acero corrugado es una clase de acero laminado usado
    especialmente en construcción, para armar hormigón armado, y
    cimentaciones de obra civil y pública, se trata de barras de acero
    que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el
    hormigón está dotado de una gran ductilidad, la cual permite que a
    la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran
    soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten más
    seguras y con un menor gasto energético.
   Las barras de producto corrugado tienen unas características
    técnicas que deben cumplir, para asegurar el cálculo
    correspondiente de las estructuras de hormigón armado. Entre las
    características técnicas destacan las siguientes, todas ellas se
    determinan mediante el ensayo de tracción:

   Límite elástico Re (Mpa)
   Carga unitaria de rotura o resistencia a la tracción Rm (MPa)
   Alargamiento de rotura A5 (%)
   Alargamiento bajo carga máxima Agt (%)
   Relación entre cargas Rm/Re
   El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora
    en       nuestra      vida      cotidiana     en      forma     de
    herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte
    de electrodomésticos y maquinaria en general así como en
    las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría
    de los edificios modernos. En este contexto existe la versión
    moderna de perfiles de acero denominada Metalcón.

   Los fabricantes de medios de transporte de mercancías (camiones)
    y los de maquinaria agrícola son grandes consumidores de acero.

   También son grandes consumidores de acero las actividades
    constructoras de índole ferroviario desde la construcción de
    infraestructuras viarias así como la fabricación de todo tipo de
    material rodante.
El acero estructural, según su forma, se clasifica en:
a. PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son
piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en
forma      de      I,    H,      T,      canal     o    ángulo.
b. BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas
de acero laminado, cuya sección transversal puede ser
circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños.
c. 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.

    -   Barras corrugadas
    -   Alambrón
    -   Alambres trefilados ( lisos y corrugados)
    -   Mallas electro soldables de acero – Mallazo
    -   Armaduras básicas en celosía.
    -   Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.
    -   Armaduras pasivas de acero
    -   Redondo liso para Hormigón Armado
    -   Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.
                                   
    Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y
    corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los
    40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que
    difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se
    utiliza en las mallas electro soldadas constituidas por alambres
    de diámetros entre 4mm a 12mm.
   La clasificación del acero se puede determinar en función                   de
    sus características, las mas conocidas son la clasificación del acero por   su
    composición química y por sus propiedades o clasificación del acero por     su
    uso; cada una de estas clasificaciones a la vez se subdivide o hace parte   de
    otro grupo de clasificación.

    Clasificación de Acero por su composición química:

    Acero al carbono Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3%
    de elementos que no son hierro ni carbono.
    Acero de alto carbono El Acero al carbono que contiene mas de 0.5% de
    carbono.
    Acero de bajo carbono Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de
    carbono.
    Acero de mediano carbono Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5%
    de carbono.
    Acero de aleación Acero que contiene otro metal que fue añadido
    intencionalmente con el fin de mejorar ciertas propiedades del metal.
    Acero inoxidable Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y
    demuestra excelente resistencia a la corrosión.

    - Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el
    0.2 %

    - Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %

    - Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4
    %

    - Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %

    - Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %

    - Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre
    el 0.6 y el 07 %
Aceros especiales

    Aceros inoxidables.
    Aceros inoxidables ferrìticos.
    Aceros Inoxidables austeniticos.
    Aceros inoxidables martensiticos
    Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes.
    Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc)
   CLASIFICACIÓN DEL ACERO. Los diferentes tipos de acero se
    agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros
    aleados, aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros
    inoxidables y aceros de herramientas.

   Aceros al carbono. Más del 90% de todos los aceros son aceros al
    carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y
    menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de
    cobre.
   Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran
    máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las
    estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres
    y horquillas o pasadores para el pelo.
   Aceros aleados. Estos aceros contienen una proporción determinada de
    vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de
    manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos
    aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de
    motores, patines o cuchillos de corte.

   Aceros de baja aleación ultrarresistentes. Esta familia es la más
    reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación
    son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen
    cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin
    embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho
    mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de
    mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar
    cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que
    sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los
    vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser
    más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con
    estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más
    delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior
    en los edificios.
   Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de
    aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y
    oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases
    corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy
    resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a
    temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura
    se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se
    utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas
    químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.
    También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para
    fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos
    corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios
    son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y
    pueden limpiarse con facilidad.

   Aceros de herramientas. Estos aceros se utilizan para fabricar muchos
    tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas
    empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen
    volframio, molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan
    mayor resistencia, dureza y durabilidad.
   Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles
    metálicos, siendo éstos de diferentes características según su
    forma y dimensiones y debiéndose usar específicamente para una
    función concreta, ya sean vigas o pilares. Un tipo de acero
    laminado que se utiliza para las estructuras de hormigón armado
    son barras de diferentes diámetros con unos resaltes, que se
    llama acero corrugado.
   Ángulos estructurales L

   Es el producto de acero laminado que se realiza en
    iguales que se ubican equidistantemente en la
    sección transversal con la finalidad de mantener
    una armonía de simetría, en ángulo recto. Su uso
    está basado en la fabricación de estructuras para
    techados de grandes luces, industria naval, plantas
    industriales,      almacenes,       torres       de
    transmisión,    carrocerías,  también     para    la
    construcción de puertas y demás accesorios en la
    edificación de casas.
   Vigas H

   Producto de acero laminado que se crea en caliente, cuya sección
    tiene la forma de H. Existen diversas variantes como el perfil
    IPN, el perfil IPE o el perfil HE, todas ellas con forma regular y
    prismática. Se usa en la fabricación de elementos estructurales
    como vigas, pilares, cimbras metálicas, etc, sometidas
    predominantemente        a      flexión    o     compresión      y
    con torsión despreciable. Su uso es frecuente en la construcción
    de grandes edificios y sistemas estructurales de gran
    envergadura, así como en la fabricación de estructuras metálicas
    para puentes, almacenes, edificaciones, barcos, etc....
   Canales U

   Acero realizado en caliente mediante láminas, cuya sección tiene la
    forma de U. Son conocidas como perfil UPN. Sus usos incluyen la
    fabricación        de       estructuras        metálicas      como
    vigas, viguetas, carrocerías, cerchas, canales, etc.

   Perfiles T

   Al igual que en anterior su construcción es en caliente producto de
    la unión de láminas. Estructuras metálicas para construcción
    civil, torres de transmisión, carpintería metálica.
   Barras redondas lisas y pulidas

   Producto laminado en caliente, de sección circular y superficie
    lisa, de conocimiento muy frecuente en el campo de la venta de
    varillas. Sus usos incluyen estructuras metálicas como lo pueden
    ser puertas, ventanas, rejas, cercos, elementos de
    máquinas, ejes, pernos y tuercas por recalcado en caliente o
    mecanizado; pines, pasadores, etc.

   Platinas

   Producto de acero laminado en caliente, de sección rectangular.
    Entre   sus     usos    está    la    fabricación   de     estructuras
    metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.
   Barras cuadradas

   Producto realizado en caliente por láminas, su uso es muy
    frecuente y muy conocido. Se usan en la fabricación de
    estructuras metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas
    forjadas, etc.

   Barras hexagonales

   De igual manera que en los anteriores su composición es de
    laminas producidas en caliente, de sección hexagonal, y
    superficie lisa. Generalmente se observa en la fabricación de
    elementos                    de                   ensamblaje
    para, pernos, tuercas, ejes, pines, chavetas, herramientas
    manuales como barretas, cinceles, puntas, etc. Los cuales
    pueden ser sometidos a revenido y a temple según sea el
    caso.
   Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en
    varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización
    alcanzada en la región o país donde se utiliza.

   Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo
    de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran
    envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.

   Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se
    acortan los plazos de obra significativamente.

   La estructura característica es la de entramados con nudos
    articulados, con vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos
    singulares de celosía para arriostrar el conjunto.

   En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rígidos, pues la
    reducción de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y controles de
    ejecución más amplios. Las soluciones de nudos rígidos cada vez van
    empleándose más conforme la tecnificación avanza, y el empleo de tornillería
    para uniones, combinados a veces con resinas.
   Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.

   Construcciones en zonas muy congestionadas como centros
    urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios
    dificultosos.

   Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de función o de
    cargas.

   Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos
    diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los
    entramados con nudos articulados.

   Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo:
    locales públicos, salones.
   No está recomendado el uso de estructuras metálicas en los
    siguientes casos:

   Edificaciones con grandes acciones dinámicas.

   Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como
    marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su
    construcción.

   Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del
    fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.
   Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las
    estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para
    resistir acciones verticales y horizontales.

   En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy
    frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas
    horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón
    Armado.

   Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en
    estructuras metálicas, se hace necesario rigidizar la estructura a
    través detriangulaciones (llamadas cruces de San Andrés), o
    empleando pantallas adicionales de hormigón armado.
CONCRETO                                                            ACERO
Material monolítico, producido con materiales de cantera            Material     producido   industrialmente,     bajo    explotación
                                                                    industrializada en minas

Se fabrica a pie de obra                                            Se obtienen perfiles normalizadas

El material es un producto de la obra                               El material es un suministro para la obra

Mediante moldes adopta la forma que se desee                        Se conforma un esqueleto o entramado, la forma para ser
                                                                    eficiente debe ser regular, las uniones revisten gran importancia


La tipología presenta su propia identidad en color, textura y       Exige acabados los cuales se logran mediante recubrimientos o
apariencia                                                          con forros de materiales adicionales

El control de calidad se debe hacer en la obra, depende no solo     El control de calidad de la materia prima se efectúa en fabrica o
de la calidad del material, sino de la habilidad de los operarios   en taller, la certificación de origen satisface los requerimientos
y otras circunstancias del entorno                                  del interventor

Es posible prefabricar, aunque esto se considere una                Siempre es prefabricada el transporta limite el peso y
técnica especializada, demanda equipos importantes                  la dimensión de los elementos, demanda técnicas
debido al peso de la piezas, las uniones son muy                    especializadas de montaje, el equipo es normal
delicadas

El material es mas ineficiente estructuralmente, al ser             La alta eficiencia estructural hace que las piezas, sean
mas débil por unidad de peso                                        muy resistentes con muy bajo peso propio

Es casi invulnerable al efecto del medio ambiente                   El material es muy susceptible al efecto del medio
ordinario                                                           ambiente

La mano de obra siendo calificada es de común                       La mano de obra resulta especializada, por lo general
obtención                                                           debe ser subcontratada
CONCRETO                                                   ACERO
El limite de la resistencia puede estar entre 200 y        El limite de resistencia puede estar entre 2000 y
400 Kg/cm2                                                 6000 Kg/cm2
La conducta en tracción es muy deficiente, debe            La capacidad bruta en todos los estados de tención
usarse acero de refuerzo para mejorarla                    es equivalente, debe controlarse la esbeltez para la
                                                           compresión
No influye por separado la resistencia a las uniones       La resistencia en las uniones afecta la capacidad
                                                           general
Por lo general la estructura no es sensible a la           La estructura es sensible a la deformación, exige
deformación, la necesidad de arriostramiento es            altos niveles de arriostramiento
menor

Una vez que se presentan agrietamientos la                 La conducta es mas elástica, si se reduce carga se
situación de falla es inevitable, el retirar la carga no   recuperan las propiedades originales con mayor
hace desaparecer las grietas                               capacidad
La conducta general es mas desconocida y su                Se conoce mejor la conducta y es mas controlable su
comportamiento es mas aleatorio                            comportamiento
Hay mas profesionales familiarizados con el                El manejo del material es mas delicado, es materia
reglamento y el comportamiento del material                de especialistas
Las técnicas de análisis permiten usar la capacidad        Aun no se sabe utilizar adecuadamente la técnica
de fluencia del material                                   del diseño plástico o el diseño por estados limite
CONCRETO                                                ACERO
El costo del material es el resultado de una serie de   El costo del material es producto de un mercado
insumos disponibles en obra                             externo, controlado por la oferta y la demanda

El valor es controlable mediante operaciones de         El valor es un factor no controlable por medio de
planeación u organización                               planeación u organización

En ocasiones la economía no es determinante, pues       Por lo general la economía es determinante ya que
en el material se busca el carácter ornamental y no     el carácter de las obras es utilitario
monumental

En el material se entiende la economía se obtiene       A menudo se identifica economía con bajo costo,
con calidad de diseño                                   por desconocimiento de los recursos, este se
                                                        obtiene con deterioro en al calidad del producto

La disponibilidad generalizada de materia prima,        El material puede resultar prohibitivo en algunas
hace que el material se pueda utilizar en cualquier     regiones del país
arte del país

El costo inicial suele ser el único factor del costo    A menudo el mantenimiento es determinante en el
                                                        costo

La búsqueda de economía en los cálculos suele ser       La economía en los cálculos puede llevar a fracasos
causa de sobrecosto en la obra                          en al obra

Un diseño armónico puede producir fácilmente un         Un diseño lógico puede producir fácilmente un
resultado económico                                     resultado económico

Cuando se combinan los dos materiales es posible que se aumente la exigencia debido a las condiciones
de soporte de la estructura de acero
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  • 1. Introducción Características mecánicas del acero Impurezas del acero Tratamientos del acero Mecanizado del acero Aplicaciones Clasificación del acero estructural Acero de refuerzo para armaduras Clasificación del acero Perfiles Estructuras metálicas Comportamiento estructural Comparación entre concreto y acero
  • 2. Comúnmente se denomina acero una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones, que, a diferencia de los aceros, son quebradizas y no se pueden forjar, sino que se moldean.
  • 3. El acero es el más popular de las aleaciones, es la combinación entre un metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva las características metálicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la adición del segundo y de otros elementos metálicos y no metálicos. De tal forma no se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades físico-químicas con la adición de carbono y demás elementos.
  • 4. Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:
  • 5. Su densidad media es de 7850 kg/m³.  En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.  El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 C.  Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 C.
  • 6. Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.  Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.  Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño.  Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.  Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico.
  • 7. La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.  Se puede soldar con facilidad.  La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.
  • 8. Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades mínimas.
  • 9. Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el hierro forma sulfuro, el que, conjuntamente con la austenita, da lugar a un eutéctico cuyo punto de fusión es bajo y que, por lo tanto, aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material.  Fósforo: límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta perjudicial, ya sea al disolverse en la ferrita, pues disminuye la ductilidad, como también por formar FeP (fosfuro de hierro). El fosfuro de hierro, junto con la austenita y la cementita, forma un eutéctico ternario denominado esteadita, el que es sumamente frágil y posee punto de fusión relativamente bajo, por lo cual aparece en bordes de grano, transmitiéndole al material su fragilidad.
  • 10. Desgaste  Es la degradación física (pérdida o ganancia de material, aparición de grietas, deformación plástica, cambios estructurales como transformación de fase o re cristalización, fenómenos de corrosión, etc.) debido al movimiento entre la superficie de un material sólido y uno o varios elementos de contacto
  • 11. Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.  Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:
  • 12. Cincado:  tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico al que se somete a diferentes componentes metálicos.  Cromado:  recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.  Galvanizado:  tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.  Niquelado:  baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.  Pavonado:  tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.  Pintura:  usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.
  • 13. El acero que se utiliza para la construcción de estructuras metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la laminación de acero en una serie de perfiles normalizados de acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación.  El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van formando el perfil deseado hasta conseguir las medidas que se requieran. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia.
  • 14.
  • 15. El acero corrugado es una clase de acero laminado usado especialmente en construcción, para armar hormigón armado, y cimentaciones de obra civil y pública, se trata de barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón está dotado de una gran ductilidad, la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estas operaciones resulten más seguras y con un menor gasto energético.
  • 16.
  • 17. Las barras de producto corrugado tienen unas características técnicas que deben cumplir, para asegurar el cálculo correspondiente de las estructuras de hormigón armado. Entre las características técnicas destacan las siguientes, todas ellas se determinan mediante el ensayo de tracción:  Límite elástico Re (Mpa)  Carga unitaria de rotura o resistencia a la tracción Rm (MPa)  Alargamiento de rotura A5 (%)  Alargamiento bajo carga máxima Agt (%)  Relación entre cargas Rm/Re
  • 18. El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. En este contexto existe la versión moderna de perfiles de acero denominada Metalcón.  Los fabricantes de medios de transporte de mercancías (camiones) y los de maquinaria agrícola son grandes consumidores de acero.  También son grandes consumidores de acero las actividades constructoras de índole ferroviario desde la construcción de infraestructuras viarias así como la fabricación de todo tipo de material rodante.
  • 19.
  • 20. El acero estructural, según su forma, se clasifica en: a. PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo. b. BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños. c. 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.
  • 21. - Barras corrugadas - Alambrón - Alambres trefilados ( lisos y corrugados) - Mallas electro soldables de acero – Mallazo - Armaduras básicas en celosía. - Alambres, torzales y cordones para hormigón pretensado. - Armaduras pasivas de acero - Redondo liso para Hormigón Armado - Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo sísmico.  Para estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas, con diámetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo común en una armadura de hormigón es que difícilmente superen los 32mm. Además el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas constituidas por alambres de diámetros entre 4mm a 12mm.
  • 22.
  • 23.
  • 24. La clasificación del acero se puede determinar en función de sus características, las mas conocidas son la clasificación del acero por su composición química y por sus propiedades o clasificación del acero por su uso; cada una de estas clasificaciones a la vez se subdivide o hace parte de otro grupo de clasificación.  Clasificación de Acero por su composición química:  Acero al carbono Se trata del tipo básico de acero que contiene menos del 3% de elementos que no son hierro ni carbono. Acero de alto carbono El Acero al carbono que contiene mas de 0.5% de carbono. Acero de bajo carbono Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de carbono. Acero de mediano carbono Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% de carbono. Acero de aleación Acero que contiene otro metal que fue añadido intencionalmente con el fin de mejorar ciertas propiedades del metal. Acero inoxidable Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestra excelente resistencia a la corrosión.
  • 25. - Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %  - Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %  - Aceros semisuaves: El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %  - Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %  - Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %  - Aceros extramuros: El contenido de carbono que presentan esta entre el 0.6 y el 07 %
  • 26. Aceros especiales  Aceros inoxidables. Aceros inoxidables ferrìticos. Aceros Inoxidables austeniticos. Aceros inoxidables martensiticos Aceros de Baja Aleación Ultrarresistentes. Acero Galvanizado (Laminas de acero revestidas con Zinc)
  • 27.
  • 28. CLASIFICACIÓN DEL ACERO. Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros aleados, aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.  Aceros al carbono. Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.  Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.
  • 29. Aceros aleados. Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.  Aceros de baja aleación ultrarresistentes. Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.
  • 30.
  • 31. Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.  Aceros de herramientas. Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.
  • 32. Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles metálicos, siendo éstos de diferentes características según su forma y dimensiones y debiéndose usar específicamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares. Un tipo de acero laminado que se utiliza para las estructuras de hormigón armado son barras de diferentes diámetros con unos resaltes, que se llama acero corrugado.
  • 33. Ángulos estructurales L  Es el producto de acero laminado que se realiza en iguales que se ubican equidistantemente en la sección transversal con la finalidad de mantener una armonía de simetría, en ángulo recto. Su uso está basado en la fabricación de estructuras para techados de grandes luces, industria naval, plantas industriales, almacenes, torres de transmisión, carrocerías, también para la construcción de puertas y demás accesorios en la edificación de casas.
  • 34.
  • 35. Vigas H  Producto de acero laminado que se crea en caliente, cuya sección tiene la forma de H. Existen diversas variantes como el perfil IPN, el perfil IPE o el perfil HE, todas ellas con forma regular y prismática. Se usa en la fabricación de elementos estructurales como vigas, pilares, cimbras metálicas, etc, sometidas predominantemente a flexión o compresión y con torsión despreciable. Su uso es frecuente en la construcción de grandes edificios y sistemas estructurales de gran envergadura, así como en la fabricación de estructuras metálicas para puentes, almacenes, edificaciones, barcos, etc....
  • 36. Canales U  Acero realizado en caliente mediante láminas, cuya sección tiene la forma de U. Son conocidas como perfil UPN. Sus usos incluyen la fabricación de estructuras metálicas como vigas, viguetas, carrocerías, cerchas, canales, etc.  Perfiles T  Al igual que en anterior su construcción es en caliente producto de la unión de láminas. Estructuras metálicas para construcción civil, torres de transmisión, carpintería metálica.
  • 37.
  • 38. Barras redondas lisas y pulidas  Producto laminado en caliente, de sección circular y superficie lisa, de conocimiento muy frecuente en el campo de la venta de varillas. Sus usos incluyen estructuras metálicas como lo pueden ser puertas, ventanas, rejas, cercos, elementos de máquinas, ejes, pernos y tuercas por recalcado en caliente o mecanizado; pines, pasadores, etc.  Platinas  Producto de acero laminado en caliente, de sección rectangular. Entre sus usos está la fabricación de estructuras metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.
  • 39. Barras cuadradas  Producto realizado en caliente por láminas, su uso es muy frecuente y muy conocido. Se usan en la fabricación de estructuras metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.  Barras hexagonales  De igual manera que en los anteriores su composición es de laminas producidas en caliente, de sección hexagonal, y superficie lisa. Generalmente se observa en la fabricación de elementos de ensamblaje para, pernos, tuercas, ejes, pines, chavetas, herramientas manuales como barretas, cinceles, puntas, etc. Los cuales pueden ser sometidos a revenido y a temple según sea el caso.
  • 40.
  • 41. Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza.  Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.  Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obra significativamente.  La estructura característica es la de entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos singulares de celosía para arriostrar el conjunto.  En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rígidos, pues la reducción de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y controles de ejecución más amplios. Las soluciones de nudos rígidos cada vez van empleándose más conforme la tecnificación avanza, y el empleo de tornillería para uniones, combinados a veces con resinas.
  • 42.
  • 43. Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.  Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.  Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de función o de cargas.  Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.  Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales públicos, salones.
  • 44.
  • 45. No está recomendado el uso de estructuras metálicas en los siguientes casos:  Edificaciones con grandes acciones dinámicas.  Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su construcción.  Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.
  • 46. Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales y horizontales.  En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón Armado.  Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metálicas, se hace necesario rigidizar la estructura a través detriangulaciones (llamadas cruces de San Andrés), o empleando pantallas adicionales de hormigón armado.
  • 47.
  • 48. CONCRETO ACERO Material monolítico, producido con materiales de cantera Material producido industrialmente, bajo explotación industrializada en minas Se fabrica a pie de obra Se obtienen perfiles normalizadas El material es un producto de la obra El material es un suministro para la obra Mediante moldes adopta la forma que se desee Se conforma un esqueleto o entramado, la forma para ser eficiente debe ser regular, las uniones revisten gran importancia La tipología presenta su propia identidad en color, textura y Exige acabados los cuales se logran mediante recubrimientos o apariencia con forros de materiales adicionales El control de calidad se debe hacer en la obra, depende no solo El control de calidad de la materia prima se efectúa en fabrica o de la calidad del material, sino de la habilidad de los operarios en taller, la certificación de origen satisface los requerimientos y otras circunstancias del entorno del interventor Es posible prefabricar, aunque esto se considere una Siempre es prefabricada el transporta limite el peso y técnica especializada, demanda equipos importantes la dimensión de los elementos, demanda técnicas debido al peso de la piezas, las uniones son muy especializadas de montaje, el equipo es normal delicadas El material es mas ineficiente estructuralmente, al ser La alta eficiencia estructural hace que las piezas, sean mas débil por unidad de peso muy resistentes con muy bajo peso propio Es casi invulnerable al efecto del medio ambiente El material es muy susceptible al efecto del medio ordinario ambiente La mano de obra siendo calificada es de común La mano de obra resulta especializada, por lo general obtención debe ser subcontratada
  • 49. CONCRETO ACERO El limite de la resistencia puede estar entre 200 y El limite de resistencia puede estar entre 2000 y 400 Kg/cm2 6000 Kg/cm2 La conducta en tracción es muy deficiente, debe La capacidad bruta en todos los estados de tención usarse acero de refuerzo para mejorarla es equivalente, debe controlarse la esbeltez para la compresión No influye por separado la resistencia a las uniones La resistencia en las uniones afecta la capacidad general Por lo general la estructura no es sensible a la La estructura es sensible a la deformación, exige deformación, la necesidad de arriostramiento es altos niveles de arriostramiento menor Una vez que se presentan agrietamientos la La conducta es mas elástica, si se reduce carga se situación de falla es inevitable, el retirar la carga no recuperan las propiedades originales con mayor hace desaparecer las grietas capacidad La conducta general es mas desconocida y su Se conoce mejor la conducta y es mas controlable su comportamiento es mas aleatorio comportamiento Hay mas profesionales familiarizados con el El manejo del material es mas delicado, es materia reglamento y el comportamiento del material de especialistas Las técnicas de análisis permiten usar la capacidad Aun no se sabe utilizar adecuadamente la técnica de fluencia del material del diseño plástico o el diseño por estados limite
  • 50. CONCRETO ACERO El costo del material es el resultado de una serie de El costo del material es producto de un mercado insumos disponibles en obra externo, controlado por la oferta y la demanda El valor es controlable mediante operaciones de El valor es un factor no controlable por medio de planeación u organización planeación u organización En ocasiones la economía no es determinante, pues Por lo general la economía es determinante ya que en el material se busca el carácter ornamental y no el carácter de las obras es utilitario monumental En el material se entiende la economía se obtiene A menudo se identifica economía con bajo costo, con calidad de diseño por desconocimiento de los recursos, este se obtiene con deterioro en al calidad del producto La disponibilidad generalizada de materia prima, El material puede resultar prohibitivo en algunas hace que el material se pueda utilizar en cualquier regiones del país arte del país El costo inicial suele ser el único factor del costo A menudo el mantenimiento es determinante en el costo La búsqueda de economía en los cálculos suele ser La economía en los cálculos puede llevar a fracasos causa de sobrecosto en la obra en al obra Un diseño armónico puede producir fácilmente un Un diseño lógico puede producir fácilmente un resultado económico resultado económico Cuando se combinan los dos materiales es posible que se aumente la exigencia debido a las condiciones de soporte de la estructura de acero