Capitulo 09 examen (1) metales ferrosos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES
Ing. Fernando Peralta Quino - 2014
CAPITULO 09
METALES FERROSOS
INTRODUCCION
Se denominan metales ferrosos o férricos a aquellos que contienen hierro como elemento base; pueden llevar además pequeñas proporciones de otros.
A pesar de todos los inconvenientes que presentan estos materiales (hierro, acero y fundiciones) por ser muy pesados, oxidarse con facilidad y ser difíciles de trabajar, entre otros, son uno de los más usados en la actualidad.
MARCO TEÓRICO
1. EL ACERO
El acero es una aleación de diversos elementos. Entre ellos carbono, manganeso, silicio, cromo, níquel y vanadio. El carbono es el más importante y el que determina sus propiedades mecánicas. A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la tracción y el límite elástico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductibilidad y la tenacidad. El manganeso es adicionado en forma de ferro-manganeso. Aumenta la forjabilidad del acero, su templabilidad y resistencia al impacto. Así como disminuye su ductilidad. El silicio se adiciona en proporciones que varían de 0.05% al0.50%. se le incluye en la aleación para propósitos de desoxidación, pues se combina con el oxígeno disuelto en la mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasión y la templabilidad; el níquel, por su parte, mejora la resistencia al impacto y la calidad superficial. Finalmente, el vanadio mejora la templabilidad.
El acero para ser utilizado en concreto armado se fabrica bajo las normas ASTM-A-615-96 a, A- 616-96 a; A-617-96 a y A-706-96b. En el Perú es producido a partir de la palanquilla, pero en el extranjero también se suele conseguir el reciclaje de rieles de tren y ejes usados. Estos últimos son menos maleables, más duros y quebradizos.
2. PRODUCCIÓN DEL ACERO
El arrabio es el primer proceso que se realiza para obtener acero, los materiales básicos empleados son mineral de hierro, coque y caliza. El coque se quema como combustible para calentar el horno y al arder libera monóxido de carbono, que se combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico.
La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como sustancia tundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturas del horno ) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión sin la caliza se formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene la siguiente composición: 92% de hierro, 3 o 4% de carbono, entre 0.5 y 3% de silicio, del 0.25 al 2.5% de manganeso, del 0.04 al 2% de fosforo y algunas partículas de azufre.
El alto horno
Básicamente consta de las siguientes partes fundamentales:

a) La cuba- De forma troncocónica, constituye la parte superior del alto horno; por la zona más alta y estrecha, denominada boca, se introduce la carga compuesta por: El mineral de hierro, que puede ser de diferentes composiciones: hematites y limonita (óxido férrico), magnetita (óxido ferroso férrico) y siderita (carbonato).
b) El combustible, que generalmente es coque, producto obtenido de la destilación del carbón de hulla de gran poder calorífico y pobre en cenizas. En los primeros altos hornos, instalados en Gran Bretaña, a mediados del siglo XVII, se utilizaba como combustible el carbón vegetal. En la actualidad cada vez se utilizan más los altos hornos eléctricos.
c) El fundente, que puede ser roca calcárea o arcilla, según la ganga presente en el mineral sea ácido o básico, respectivamente. El fundente se combina químicamente con la ganga para formar la escoria, que queda flotando en el hierro líquido y, entonces, se puede separar fácilmente por decantación. La carga va descendiendo poco a poco y su temperatura y volumen aumentan a medida que baja. Este aumento de volumen exige que la cuba se ensanche hasta llegar al vientre, zona donde se produce la unión con el etalaje y donde el diámetro de la instalación es mayor.
d) El etalaje - También de forma troncocónica. En esta parte del horno se produce una notable disminución del volumen de los materiales, como consecuencia de las transformaciones químicas que tienen lugar en él. La zona inferior es de menor diámetro, a causa de esta disminución de volumen y, también, por el hecho de que la fusión de la carga hace que ésta fluya sin dejar espacios libres.
e) El crisol- Es un cilindro de gran capacidad, que recoge la fundición líquida, así como la escoria, que queda flotando en estado líquido. En la zona de unión del etalaje y el crisol, se insertan las toberas, que son unos tubos mediante los cuales se inyecta una corriente de aire comprimido y previamente calentado en el crisol.
Es virtualmente una planta química que reduce continuamente el hierro del mineral. Químicamente desprende el oxígeno del óxido de hierro existente en el mineral para liberar el hierro.
Una vez finalizado, el proceso, se extraen tres tipos de productos:
Humos y gases residuales.- Se producen como consecuencia de la combustión del coque y de los gases producidos en la reducción química del mineral de hierro que, en un elevado porcentaje, se recogen en un colector situado en la parte superior del alto horno.

Escoria.- Es un residuo metalúrgico que a veces adquiere la categoría de subproducto, ya que se puede utilizar como material de construcción, bloques o como aislante de la humedad y en la fabricación de cemento y vidrio.
Fundición o hierro colado.- Es el producto propiamente aprovechable del alto horno y está constituido por hierro con un contenido en carbono que varía entre el 2% y el 5%. Dentro de la masa de hierro, el carbono puede encontrarse en tres formas o estados diferentes: en estado libre, formando grafito; en estado combinado, formando carburo de hierro; o disuelto.
3. FUNDICION
En la fundición, las piezas coladas de hierro y acero, de casi cualquier forma y tamaño, se fabrican colando el metal fundido en el interior de moldes y arena.
Piezas de hierro colado
El lingote para colar las piezas se funde en un cubilote, el cual, es un horno de cuba, muy semejante a un pequeño horno alto, en el cual el coque y el lingote de hierro se cargan por la parte alta y el aire se inyecta cerca del fondo. El hierro fundido se puede sangrar periódicamente o en los grandes cubilotes, en forma continua, siendo recibido en una gran cuchara. Los cubilotes varían mucho en cuanto al tamaño, dependiendo de la cantidad de hierro consumido en la fundición.
Los moldes se hacen apisonando arenas apropiadas sobre un molde colocado en el interior de una caja. La caja consiste simplemente en un recipiente formado por dos o más elementos, que permite sacar el modelo. El modelo se retira y el espacio por el ocupado se llena con el metal fundido. Los modelos pueden ser de madera o metálicos. Son reproducciones exactas las piezas que se tratan de fabricar, exceptuando que son ligeramente más grandes para compensar la contracción del metal durante su enfriamiento.
Piezas de acero moldeado
Las piezas de acero producto de las acererías, tienen formas más o menos intrincadas casi exclusivamente en moldes de arena, si bien en ciertos casos se cuelan en moldes metálicos centrifugados. El tamaño de las piezas de acero moldeado puede variar de 6 mm a 1200mm, que pesan más de 200 toneladas.
Aunque el acero se funde en hornos siemens, Bessemer, crisol y eléctricos, en la actualidad el horno eléctrico es el medio de fusión aceptado en las acererías y domina hoy en el campo de la fundición en capacidad y producción.
Los moldes empleados para colar acero deben poseer propiedades especiales, y debido a las altas temperaturas que deben resistir se presentan dificultades cuando se trata de fabricar moldes y piezas perfectas. Las arenas empleadas deben ser de elevado porcentaje de sílice, y generalmente están constituidas por mezclas de arena con agentes aglomerantes añadidos para conseguir la correcta cohesión de los granos de arena. La porosidad y la formación de sopladuras son defectos que aparecen en las piezas de acero moldeado a causa de contracciones internas, y gases que no han podido escapar, óxidos, escorias, etc. Algunos de los defectos encontrados en las piezas moldeadas en arena pueden eliminarse con el colado centrífugo.

Las piezas de acero moldeado se suelen someter a tratamientos térmicos para mejorar sus propiedades. Estos tratamientos incluyen la normalización, recocido, eliminación de tensiones internas y templado.
4. COLADA DE ACERO
Colada continua: Se produce cuando el acero líquido se vierte sobre un molde de fondo desplazable cuya sección tiene la forma que nosotros deseamos que tenga el producto final " cuadrados, redondos, triangulares, planchas..." se le llama colada continua porque el producto sale sin parar hasta que se acaba el contenido de la cuchara, por lo tanto con este método se ahorra mucho dinero ya que no se necesita moldes, se consume menos energía, etc.
Colada de lingotes: El acero se vierte sobre unas lingoteras o moldes que tienen una forma determinada y que al enfriarse y solidificarse dan un producto deseado para su transformación. Colada convencional: El acero se vierte sobre unos moldes que tienen la forma del producto final y que cuando se enfría tiene la forma del mismo de las tres coladas vistas es la única que no necesita una transformación posterior al proceso.
Colada continua de acero
Colada convencional de acero

Las dos primeras coladas necesitan procesos posteriores para lograr el producto final, por ejemplo el producto que sale de la colada de lingotes tiene que pasar por un horno de fosa en el cual se unifican las temperaturas de interior y del exterior del producto, o sea, del acero.
5. TRENES DE LAMINACIÓN
La laminación consiste en hacer pasar el material (acero solidificado) entre dos rodillos o cilindros que giran a la misma velocidad pero en sentido contrario. De esta manera se reduce la sección transversal y se aumenta su longitud.
Existen dos tipos de laminación:
Laminación en caliente
En el proceso de laminado en caliente, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión, donde las palanquillas o tochos, se elevan a una temperatura entre los 900°C y los 1.200°C. Estas se calientan para proporcionar ductilidad y maleabilidad para que sea más fácil la reducción de área a la cual va a ser sometido. Durante el proceso de calentamiento de las palanquillas se debe tener en cuenta:
-Una temperatura alta de calentamiento del acero puede originar un crecimiento excesivo de los granos y un defecto llamado “quemado” del acero que origina grietas que no son eliminables.
-Una temperatura baja de calentamiento origina la disminución de la plasticidad del acero, eleva la resistencia de deformación y puede originar grietas durante la laminación.
Por tanto la temperatura óptima de trabajo no es un solo valor, sino que varía en cierto rango de temperatura entre un límite superior y un límite inferior
Laminación en frío
La laminación en frío es el proceso mediante el que se reduce el grosor y la planitud del acero, aluminio u otros metales en temperaturas inferiores a la del proceso de laminación en caliente, normalmente a temperatura ambiente.

6. PROCESO BASICO DE OXIGENO
El proceso más antiguo para fabricar acero en grandes cantidades es el proceso Bessemer, que empleaba un horno de gran altura en forma de pera, denominado convertidor Bessemer, que podía inclinarse en sentido lateral para la carga y el vertido. Al hacer pasar grandes cantidades de aire a través del metal fundido. El oxígeno del aire se combinaba químicamente con las impurezas y las eliminaba.
En el proceso básico de oxígeno, el acero también se refina en un horno en forma de pera que se puede inclinar en sentido lateral. Sin embargo, el aire se sustituye por un chorro de oxigeno casi puro a alta presión. Cuando el horno se ha cargado y colocado en posición vertical, se hace descender en su interior una lanza de oxígeno. La punta de la lanza, refrigerada por agua, suele estar situada a unos 2 metros por encima de la carga, aunque esta distancia se puede variar según interese. A continuación se inyectan en el horno miles de metros cúbicos de oxígeno a velocidades supersónicas. El oxígeno se combina con el carbono y otros elementos no deseados e inicia una reacción de agitación que quema con rapidez las impurezas del arrabio y lo transforma en acero. El proceso de refinado tarda 50 minutos o menos, y es posible fabricar unas 275 toneladas de acero en una hora.
7. PROCESO DE CRISOL ABIERTO
Cualquier proceso de producción de acero a partir de arrabio consiste en quemar el exceso de carbono y otras impurezas presentes en el hierro. Una dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1400°C, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. Para superar la dificultad se desarrolló el horno de crisol abierto, que funciona a altas temperaturas gracias al precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire empleado para la combustión. En el precalentado regenerativo los gases que escapan del horno se hacen pasar por una serie de cámaras llenas de ladrillos, a los que ceden la mayor parte de su calor. A continuación se invierte el flujo a través del horno, y el combustible y el aire pasan a través de las cámaras y son calentados por los ladrillos. Con este método, los hornos de crisol alcanzan temperaturas de hasta 1650°C.
El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular de unos 6 x 10 m, con un techo de unos 2.5 m de altura. Una serie de puertas da a una planta de trabajo situada delante del crisol. Todo el crisol y la planta de trabajo están situados a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bajo el crisol lo ocupan las cámaras de regeneración de calor del horno. Un horno del tamaño indicado produce unas 100 toneladas de acero cada 11 horas.
El horno se carga con una mezcla de arrabio (fundido o frio), chatarra de acero y mineral de hierro, que proporciona oxigeno adicional. Se añade caliza como fundente y fluorita para hacer que la escoria sea más fluida. Las proporciones de la carga varían mucho, pero una carga típica podría consistir en 60000 kg de chatarra de acero, 11000 kg de arrabio frio, 45000 kg de arrabio fundido, 12000 kg de caliza, 1000 kg de mineral de hierro y 200 kg de fluorita. Una vez cargado el horno, se enciende, y las llamas oscilan de un lado a otro del crisol a medida que el operario invierte su dirección para generar el calor.
Desde el punto vista químico la acción del horno de crisol cosiste en reducir por oxidación el contenido de carbono de la carga y eliminar impurezas como silicio, fosforo, manganeso, y azufre, que se combinan con la caliza y forman la escoria. Estas reacciones tienen lugar mientras el metal del horno se encuentra a la temperatura de fusión, y el horno se mantiene entre 1550 y 1650°C durante varias horas hasta que el metal fundido tenga el contenido de carbono deseado. Un

operario experto puede juzgar el contenido de carbono del metal a partir de su aspecto, pero por lo general se prueba la fundición extrayendo una pequeña cantidad del metal del horno, enfriándola y sometiéndola a examen físico o análisis físico. Cuando el contenido en carbono de la fundición alcanza el nivel deseado, se sangra el horno a través de un orificio situado en la parte trasera. El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras del suelo, por debajo del horno. Desde la cuchara se vierte el acero en moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener una sección cuadrada de unos 50 cm de lado, y una longitud de 1.5m. Estos lingotes la materia prima para todas las formas de fabricación del acero pesan algo menos de 3 toneladas. Recientemente se han puesto en práctica métodos para procesar el acero de forma continua sin tener que pasan por el proceso de fabricación de lingotes.
8. ACERO DE HORNO ELECTRICO
En algunos hornos el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la combustión de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular más estrictamente que las de los hornos de crisol abierto o los hornos básicos de oxígeno, los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable muy exigentes. Una acería eléctrica produce acero a partir de un horno eléctrico de arco, partiendo de chatarra principalmente sin necesitar de otras instalaciones propias del proceso siderúrgico integral (baterías de coque, sinterizado y horno alto). La energía empleada para la fusión de la chatarra se logra con un arco eléctrico que se hace saltar entre electrodos que se introducen por la parte superior.
El acero se puede obtener a partir de dos materias primas fundamentales:
-El arrabio, obtenido a partir de mineral en instalaciones dotadas de alto horno
-Chatarras férricas, que condicionan el proceso de fabricación
En líneas generales, para fabricar acero a partir de arrabio se utiliza el convertidor con oxígeno, mientras que partiendo de chatarra como única materia prima se utiliza exclusivamente el horno eléctrico (proceso electrosiderúrgico). Existen distintos tipos de hornos eléctricos: de resistencia, de inducción, electrolítico, de arco voltaico; pero éste último es el empleado para el afino del acero.
El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxigeno de alta pureza a través de una lanza, lo que aumenta la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. La cantidad de oxigeno que entra en el horno puede regularse con precisión en todo momento, lo que evita reacciones de oxidación no deseadas.
En la mayoría de los casos, la carga está formada casi exclusivamente de por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada, porque su contenido en aleaciones afecta la composición del metal refinado. También se añaden otros materiales, como pequeñas cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar se introducen con la carga o después, cuando se vierte a la cuchara el acero refinado.
Una vez cargado el horno se hacen descender unos electrodos hasta la superficie del metal. La corriente eléctrica fluye por uno de los electrodos, forma un arco eléctrico hasta la carga metálica, recorre el metal y vuelve a formar un arco hasta el siguiente electrodo. La resistencia del metal al flujo de corriente genera calor, que junto con el producido por el arco eléctrico funde el metal con rapidez. Hay otros tipos de horno eléctrico donde se emplea una espiral para generar calor.

Estructura del horno eléctrico
El horno eléctrico consiste en un gran recipiente cilíndrico de chapa gruesa forrado de material refractario que forma la solera que alberga el baño de acero líquido y escoria. El resto del horno está formado por paneles refrigerados por agua. La bóveda es desplazable para permitir la carga de la chatarra a través de unas cestas adecuadas. La bóveda está dotada de una serie de orificios por los que se introducen los electrodos que son gruesas barras de grafito. Los electrodos se desplazan de forma que se puede regular su distancia a la carga a medida que se van consumiendo. Otro orificio practicado en la bóveda permite la captación de humos, que son depurados convenientemente para evitar contaminar la atmósfera. El horno va montado sobre una estructura oscilante que le permite bascular para proceder al sangrado de la escoria y el vaciado del baño.
Funcionamiento del horno eléctrico
La fabricación del acero en horno eléctrico se basa en la fusión de las chatarras por medio de una corriente eléctrica, y al afino posterior del baño fundido. Primero se quita la tapasera y se introduce la chatarra y el fundente. Se cierra el horno y se acercan los electrodos a la chatarra, para que salte el arco eléctrico y comience a fundir la chatarra. Cuando la chatarra ya está fundida, se inyecta oxígeno para eliminar los elementos indeseables del baño. Se inclina el horno y se extrae la escoria. A continuación se le añade el carbono y ferroaleaciones y se sigue calentando hasta que las adiciones se disuelvan y se uniformice la composición del baño. Por último se inclina el horno y se vierte el acero en la cuchara, que lo llevará al área de moldeo.
9. ACERO DE REFUERZO
El refuerzo de concreto se presenta en tres formas: varillas corrugadas, alambre y mallas reforzadas.
A) Varillas corrugadas y alambres
Las varillas corrugadas son de sección circular y como su nombre lo indica, presentan corrugaciones en su superficie para favorecer adherencia con el concreto. Estas corrugaciones deben satisfacer requisitos mínimos para ser tomadas en cuenta en el diseño. Existen tres calidades distintas de acero corrugado: grado 40,60 y 75. Aunque en nuestro medio solo se usa el segundo. Las características de estos tres tipos de acero se muestran en la tabla siguiente:
FY (kg/cm2)
Fs (kg/cm2) Grado 40 Grado 60 Grado 75 2800 4200 5300 4900 6300 7000
Características resistentes de los aceros grados 40, 60 y 75.
Donde:
FY: esfuerzo de fluencia del acero
Fs: resistencia mínima a la tracción a la rotura

Las varillas se denominan por números y características geométricas se presentan en la tabla siguiente:
N°
db (in)
db (cm)
P (cm)
As (cm2)
W (kg/cm)
e (cm)
h (cm)
c (cm)
NEMP 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14 18 ¼ 3/8 ½ 5/8 ¾ 7/8 1 1 1/8 1 1/4 1 3/8 1 11/16 2 ¼ 0.635 0.952 1.270 1.588 1.905 2.222 2.540 2.865 3.226 3.580 4.300 5.733 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 14 18 0.32 0.71 1.29 2.00 2.84 3.87 5.10 6.45 8.19 10.06 14.52 25.81 0.250 0.560 0.994 1.552 2.235 3.042 3.973 5.060 6.403 7.906 11.384 20.238 -- 0.662 0.88 1.110 1.335 1.538 1.779 2.010 2.250 2.500 3.020 4.010 -- 0.038 0.051 0.071 0.096 0.111 0.127 0.142 0.162 0.180 0.215 0.258 -- 0.363 0.458 0.608 0.728 0.850 0.973 1.100 1.240 1.370 1.640 2.190 X X X X X
Varillas corrugadas y sus características
Donde:
db: perímetro nominal de la varilla
P: perímetro de la varilla
As: área de la sección transversal de la varilla
W: peso lineal de la varilla
e: máximo espaciamiento ente corrugaciones de la varilla
h: altura mínima de las corrugaciones de la varilla
c: cuerda de las corrugaciones de la varilla
NEMP: no existe en el mercado peruano
La norma ASTM-A-615 a especifica aceros grado 40 y 60 en todas las denominaciones y acero grado 75 en varillas N° 11, N° 14 Y N° 18. Por su parte, la norma ASTM-A-96 a solo incluye aceros de rieles grado 50 y 60 y la ASTM-A-617-96 a, aceros grado 40 y 60. La norma ASTM-A-706-96 b específica aceros de baja aleación soldables, grado 60.
En el Perú, las varillas N° 2 se comercializan en rollos y no presentan corrugaciones. Las varillas entre la N° 3 y N° 11 se expiden en largos de 30 o 9 m pudiendo conseguir en 6 m o 12 m bajo pedido.
El alambre de refuerzo puede ser liso o corrugado y es fabricado bajo las normas ASTM-A-82-97 y A-496-97, respectivamente. Se usa, principalmente, como refuerzo transversal en columnas.
El código del ACI estable para aceros con esfuerzos de fluencia mayor a 4200 kg/cm2, se considerara como esfuerzo de fluencia, el esfuerzo correspondiente a fina deformación de 0.35%. Este esfuerzo no deberá ser superior a los 5600 kg/cm2 (ACI-3.5.3.2, 94).

Actualmente se están desarrollando nuevos tipos de corrugaciones que aumentan la adherencia entre acero y concreto.
B) Mallas Electrosoldadas:
Las mallas electrosoldadas se usan en elementos como losas, pavimentos, estructuras laminares y muros en los cuales se tiene un patrón regular de distribución del refuerzo. Están constituidos por alambres lisos o corrugados dispuestos en mallas cuadradas o rectangulares y soldados en los puntos de unión del refuerzo. Sus características están especificadas en las normas ASTM-A-185-97 para alambres lisos y corrugados, respectivamente. En el primer caso, se requiere un esfuerzo de fluencia mínimo de 4450 kg/cm2 y un esfuerzo ultimo de 5250 kg/cm2 y en el segundo, 4900 y 5600 kg/cm2, respectivamente. La norma específica que el esfuerzo de fluencias se miden a una deformación de 0.5%.Sin embargo, el código ACI señala que siempre que este exceda 4200 kg/cm2, se considerará para efectos de diseño, que es igual al esfuerzo correspondiente a una deformación de 0.35% (ACI-3.5.5, ACI-3.5.3.6) esta salvedad se debe a que los aceros con esfuerzo de fluencia mayor que 4200 kg/cm2 dan resultados poco conservadores cuando se asume un comportamiento elastoplactico del material, tal como lo asume el código.
Por otro lado, el código del ACI, en los mismos artículos, señala que en mallas de alambres lisos, el espaciamiento entre hilos, no será mayor a 30 cm salvo que se utilicen como estribos y en mallas de alambres corrugados, esta separación no será superior a 40 cm (ACI-3.5.3.5, 3.5.3.6).
El acero en las mallas suele tener menor ductilidad que el convencional, pues el procedimiento de fabricación elimina el escalón de fluencia. La deformación de rotura oscila entre el 1 y 3% la cual está muy por debajo de la correspondiente a los aceros normales.
Existen aceros de refuerzo que presentan protección contra corrosión. Se trata de los aceros con recubrimiento epóxido y acero con cubierta de zinc o galvanizado, los cuales están sujetos a las normas ASTM-A-775-97 Ya-767-97.
Este tipo de refuerzo aún no se utiliza en el Perú. Se emplea e puentes, estacionamientos, plantas de tratamiento de aguas servidas, pistas y estructuras expuestas al agua, agua de mar, intemperie o ambientes corrosivos o sales para deshilo. El refuerzo con recubrimiento epóxido debe manipularse con cuidado para no estropear la cobertura y en el diseño, debe tenerse en cuenta que no tiene buena adherencia con el concreto por lo que se deben tomar las previsiones del caso.
10. PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO
A) Relación esfuerzo – deformaciones del acero
La resistencia a la tensión, es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de la barra. Se denomina también, más precisamente, carga unitaria máxima a tracción.
Límite de fluencia, fy.- Es la tensión a partir de la cual el material pasa a sufrir deformaciones permanentes, es decir, hasta este valor de tensión, si interrumpimos el traccionamiento de la muestra, ella volverá a su tamaño inicial, sin presentar ningún tipo de deformación permanente, esta se llama deformación elástica. El ingeniero utiliza el límite de fluencia de la barra para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.

Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva elasto-plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con claridad. Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva esfuerzo- deformación unitaria puede ser elasto-plástica o no, dependiendo de las propiedades del acero y del procesos de fabricación.
Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado de fluencia no está definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de fluencia, fy, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una deformación de 0.0035 cm/cm, tal como se muestra en la
Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico máximo que puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante para el diseñador.
La resistencia a la tensión se controla por un límite sobre la resistencia en el punto de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la resistencia real en el punto de fluencia. Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado, es hacia el uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado, dado que el uso de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje de acero y del tamaño de los miembros estructurales de hormigón, lo que da por resultado economía en la mano de obra y en otros materiales, se tiene un límite practico sobre cuán fuerte debe ser el acero de refuerzo utilizado en una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las resistencias del acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo esfuerzo de tensión aplicado (mismo módulo de elasticidad Es=2.1*106 Kg/cm2). Si un acero tiene una resistencia en el punto de fluencia que es el doble de la de otro, puede aplicarse el doble de deformación permanente, esta se llama deformación elástica. El ingeniero utiliza el límite de fluencia de la barra para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.
Curvas típicas esfuerzo-deformación unitarias para barras de refuerzo

B) Coeficiente de dilatación térmica
Su valor es muy similar al del concreto: 11x106/°C. Esto es una gran ventaja pues no se presenta tensiones internas entre refuerzo y concreto por los cambios de temperatura del medio. Ambos tienden a dilatarse y contraerse de modo similar.
C) Maleabilidad
Esta propiedad se garantiza a través de una prueba que consiste en doblar en una varilla de acero alrededor de un pin sin que esta se astille en su parte exterior. El doblez debe ser de 180° para las varillas de todas las denominaciones excepto para las N° 14 Y N° 18 cuyo doblez es de 90°.
Diagrama esfuerzo deformación para aceros de dureza natural laminados en caliente
Diagrama esfuerzo deformación para aceros de resistencia mayor a 4200 kg/cm2

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