El documento aborda el uso y propiedades del acero en estructuras metálicas, su historia y evolución, así como sus aplicaciones en la construcción civil. Se destaca la importancia del acero como material de refuerzo, su resistencia, y los distintos tipos de aceros utilizados en diversas normativas. Además, se analizan los pros y contras del uso del acero en construcciones, con recomendaciones para su correcta adquisición y uso.

1. UNIVERSIDAD TECNOLOGIA DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
DOCENTE : ING. JULIO RAUL ESCALANTE ARAGON
GRUPO :
• Pérez Gutiérrez Vidal
• Kcacha Román Ruth Milagros
• Chacara Suarez Carlos
• Cayllahua Pérez Justo Kenner
• De la Cruz Duran , Luis
ABANCAY ,APURIMAC ,2024
TEMA : ESTRUCTURAS METALICAS

2. Introducción
Las primeras estructuras metálicas fueron puentes (en torno a 1800),
posteriormente se empezaron a construir edificios, en 1887 se construyó un
edificio de 12 plantas en Chicago y en 1931 se inauguró en Nueva York el
Empire State Building de 85 plantas y 379 m de altura.
El hierro y sus aleaciones fue el primer metal que se usó industrialmente en la
práctica para las estructuras .
Su llegada al campo estructural es bastante reciente porque el fatigoso trabajo
necesario para producir el hierro soldable por fusión limitó su uso durante siglos ,
Poco a poco se fue introduciendo como material de construcción, primero con
elementos de fundición y finalmente con los redondos y elementos tubulares que
facilitan la esbeltez de las modernas estructuras metálicas.

3. 1. OBJETIVOS GENERALES
 Conocer las propiedades físicas, mecánicas y químicas del acero, así como
su uso en los diferentes diseños estructurales.
1. OBJETIVOS ESPECIFICOS
 Recopilar información sobre los costos, medidas y aplicaciones del acero
estructural en el Perú para desarrollar mayor percepción y conocimiento
como requisito primordial en adquisición de materiales de obra.
 Analizar muestras de probetas de acero más utilizados en una obra de
construcción civil, para así poder identificar sus resistencias mínimas y
máximas.
 Indagar sobre los posibles múltiples usos de cada una de las muestras y
determinar a qué factor determinante han fallado.

4. Historia del acero
■ "1.000 A.C.: una piel de acero" Acero es el nombre que se da al hierro que
contiene una cantidad determinada de carbono que le otorga mayor resistencia
y dureza.
■ Hacia el 1.000 A.C. se fabricaba acero en el Próximo y Medio Oriente y en la
India. Después de forjar el hierro con martillos, los artesanos endurecían la
superficie de sus herramientas y armas calentándolas en carbón de leña al rojo
vivo.
■ En realidad conseguían una especie de acero: el hierro absorbía carbono de las
brasas y se formaba una "piel" de acero en la superficie. "200 A.C.: los indios,
fabricantes de acero". Hacia el 200 A.C., los artesanos de la India dominaban ya
un método mejor para producir acero.
■ En 1740, el inglés Benjamín Huntsman redescubrió el procedimiento indio por
casualidad, al calentar una mezcla de hierro y una cantidad cuidadosamente
medida de carbón vegetal en un crisol.

5. El acero en la construcción
El acero, Como material indispensable de refuerzo en las
construcciones, es una aleación de hierro y carbono, en
proporciones variables y puede llegar hasta el 2% de carbono, con el
fin de mejorara algunas de sus propiedades, puede contener también
otros elementos. Una de sus característica es admitir el temple, con
lo que aumenta su dureza y flexibilidad.
En las décadas resientes, los ingenieros y arquitectos han estado
pidiendo continuamente aceros cada ves mas sofisticados, con
propiedades de resistencia a la corrosión, aceros aceros mas
soldables y otros requisitos. La investigación llevada por la industria
del acero durante este periodo a conducido a la obtención de varios
grupos de nuevos aceros que satisfacen muchos de los requisitos y
existe ahora una amplia variedad cubierta gracias a normas y
especificaciones actuales.
Acero para concreto Construcción en acero

6. 1. Elementos de aleación en los aceros-componentes:
 Aluminio - Al: EL Aluminio es usado principalmente como desoxidante en la elaboración de
acero. El Aluminio también reduce el crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros.
 Carbono - C: El Carbón - Carbono es el elemento de aleación más efectivo, eficiente y de
bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el carbón forma carburo de hierro y cementita, la
cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando el acero se enfría más rápidamente, el
acero al carbón muestra endurecimiento superficial. El carbón es el elemento responsable de
dar la dureza y alta resistencia del acero.
 Cromo - Cr: El Cromo es un formador de ferrita, aumentando la profundidad del
endurecimiento. Así mismo, aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita la corrosión.
El Cromo es un elemento principal de aleación en aceros inoxidables, y debido a su
capacidad de formar carburos se utiliza en revestimientos o recubrimientos duros de gran
resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc.
 Manganeso - Mn: El Manganeso es uno de los elementos fundamentales e indispensables,
está presente en casi todas las aleaciones de acero. El Manganeso es un formador de
ausentita, y al combinarse con el azufre previene la formación de sulfuro de hierro en los
bordes del grano, altamente perjudicial durante el proceso de laminación. El Manganeso se
usa para desoxidar y aumentar su capacidad de endurecimiento.

7. ASTM A36: Acero estructurales
ASTM-A572: Acero de columbio-vanadio en calidad estructural, de alta
resistencia y baja aleación
ASTM-A441: Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al
manganeso-vanadio.

8. ASTM A53, Gr. B: tubería, acero, negro y recubierto en caliente por
inmersión, revestimiento de zinc soldado y sin costura, tubería de acero
ASTM-A514: Placas de aleaciones de acero en altas fluencias templadas,
recomendables para soldar.

9. 1. PROPIEDADES DELACERO ESTRUCTURAL
 Estructura química cristalina compacta y homogénea.
 Ductilidad (ensayo de Plegado): es un material dúctil, posee facilidad para el doblado y otras transformaciones mecánicas. Se mide por el
porcentaje de alargamiento que sufre el material antes de romperse.
 Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad
o cualidad de ser comprimido o aplanado.
 Dureza: La dureza es importante cuando se proyecta una
pieza que deba resistir el desgaste, la erosión o la
deformación plástica.
 Corrosión: es considerado una desventaja, el
acero inoxidable no se utiliza en construcción
debido a su coste
 Resistencia: muy alta, tanto a tracción como a
compresión.

10. 1. BARRAS CORRUGADAS DE CONSTRUCCIÓN
■ Barras de acero de sección redonda con la superficie estriada, o con resaltes, para facilitar su adherencia al concreto al utilizarse en la industria
de la construcción. Se fabrican cumpliendo estrictamente las especificaciones que señalan el límite de fluencia, resistencia a la tracción y su
alargamiento.
■ PRESENTACIÓN: Se produce en barras de 9 m y 12 m de longitud en los siguientes diámetros: 6mm, 8mm, 3/8", 12mm, 1/2", 5/8", 3/4",
1", 1 1/4” y 1 3/8". Previo acuerdo, se puede producir en otros diámetros y longitudes requeridos por los clientes. Se suministra en paquetes
de 2 toneladas, en varillas y como Acero Dimensionado.

11. ■ Las especificaciones señalan también las dimensiones y
tolerancias. Se les conoce como barras para la construcción,
barras deformadas. Las barras para construcción se
identifican por su diámetro, que puede ser en pulgadas o
milímetros. Las longitudes usuales son de 9 y 12 metros de
largo.

12. 1. Fierro corrugado ASTM A615-GRADO 60
■ DENOMINACIÓN: Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60.
■ DESCRIPCIÓN: Barras de acero rectas de sección circular, con resaltes Hi-
bond de alta adherencia con el concreto.
■ USOS: Se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de
todo tipo: en viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc.
■ NORMAS TÉCNICAS: Composición Química, Propiedades Mecánicas y
Tolerancias dimensionales:
■ - ASTM A615 Grado 60
■ - Norma Técnica Peruana 341.031 Grado 60.
■ - Reglamento Nacional de Edificaciones del Perú.

13. 1. FIERRO CORRUGADO NBR7480 CA 50S
■ DENOMINACIÓN: Barra de Construcción NBR 7480 CA50
Soldable.
■ DESCRIPCIÓN: Barras de acero rectas de sección circular,
laminadas en caliente, con resaltes de alta adherencia al concreto.
■ USOS: En la construcción de estructuras de concreto armado en
viviendas, edificios, puentes, represas, canales de irrigación, etc.
■ NORMAS TÉCNICAS:
■ Estas BARRAS DE CONSTRUCCIÓN cumplen con las
exigencias de la norma ABNT NBR 7480:2007, para las barras
denominadas CA-50 soldables.
■ En particular cumple con el numeral 5.4 de la norma antes citada y
la norma ABNT NBR 8965:1985, para barras de construcción
soldables.

14. El acero de refuerzo en las vigas de concreto
■ Las vigas que se apoyan conjuntamente con los nodos que resultan
de la intersección viga-columna, contribuyen al soporte de las
estructuras; todos ellos deben resistir las fuerzas y desplazamientos
inducidos por los movimientos que producen las ondas sísmicas o
cualquier otra perturbación sobre la estructura.
■ Tipos de fallas
a) Falla dúctil: debido a la flexión, la cara inferior de la viga tiende a
alargarse por estar sometida a tracción. Como el concreto solo no resiste
tracciones, estas fuerzas de tracción son absorbidas por el acero de
refuerzo colocado en esa cara. El concreto tiende a fisurarse. La cantidad
y abertura de las fisuras es un aviso de que algo está pasando y se
pueden tomar previsiones, de lo contrario en la medida que las fisuras se
conviertan en grietas, la seguridad de la estructura puede verse
comprometida.

15. ■ Falla frágil: cuando la viga se flexiona por el
incremento de las cargas, la cara superior se
acorta debido a la compresión, y dependiendo
de la cantidad de acero presente en esa cara, el
concreto podría triturarse y fallar sin previo
aviso, generándose una falla frágil indeseable.
Este fenómeno está acompañado de fuerzas de
corte, que se manifiestan por fisuras y grietas a
45º cuando no se disponen de suficientes
estribos.
■ Tipos de refuerzos en las vigas
 En todas las vigas de concreto deben disponerse como acero de refuerzo
dos conjuntos de cabillas: las longitudinales y las transversales
 El refuerzo longitudinal, está conformado por cabillas grandes, colocadas
en toda su longitud. Tiene como función principal tomar las compresiones
y tracciones que el concreto no puede resistir; y adicionalmente permitir a
la viga flexionarse sin que se triture el concreto y además pueda disipar, de
manera controlada, la energía que el terremoto introduce en la estructura.
Por su parte, el refuerzo transversal o estribos, como también se le conoce,
está conformado por un conjunto de barras de diámetro pequeño, Nº 3 ó 4
(3/8” y ½”) , evitar el pandeo de las barras longitudinales cuando actúan las
grandes fuerzas de compresión inducidas por las excesivas y repentinas
fuerzas, como las del sismo; al intersectar las fuerzas cortantes inherentes a
la flexión de la viga, minimizan el tamaño de las potenciales fisuras y
grietas.

16. Tipos de Construcción
Tres son los tipos de construcciones :
Tipo 1, comúnmente denominado pórtico rígido (pórtico
continuo), el cual asume que las conexiones entre vigas y
columnas son suficientemente rígidas para mantener sin cambios
los ángulos entre elementos que se interceptan.
Tipo 2, conocido como pórtico simple (no restringido), que asume
una condición de apoyo simple en sus extremos mediante
conexiones sólo por corte y que se encuentran libres de rotar por
cargas de gravedad.
Tipo 3, denominado pórtico semirrígido (parcialmente restringido)
que asume que las conexiones entre elementos poseen cierta
capacidad conocida de rotación, que se encuentra entre la
conexión rígida del Tipo1 y la conexión simple del Tipo 2.
El diseño de las conexiones debe ser consistente con lo asumido en
cada tipo de sistema estructural, y debe plasmarse en los planos de
diseño.

17. Estructuras metálicas

18. Estructuras de acero y concreto

19. Comportamiento del acero
Comportamiento Bajo Carga
I. Carga de fluencia: Punto a partir del cual el acero comienza a
deformarse plásticamente.
II. Carga de rotura: Carga máxima que puede soportar el acero antes de
fallar.
III. Deformación elástica: Deformación que se recupera cuando se
elimina la carga.
IV. Deformación plástica: Deformación permanente que no se recupera

20.  Ventajas
■ El acero como material estructural, es ampliamente solicitado ya que proporciona
ventajas atractivas al constructor y/o diseñador, pudiendo citar entre las principales a
las siguientes:
■ a) Alta resistencia: permite al diseñador proporcionar secciones esbeltas en
comparación con otros materiales; por ejemplo, para un mismo edificio, las columnas
de concreto de cualquier nivel suelen ser mucho más robustas, en cambio si fueran de
acero reducen además las cargas muertas correspondientes al peso propio de la
estructura.
■ b) Uniformidad: el acero estructural tiene la ventaja de que conserva sus propiedades
a través del tiempo a temperaturas atmosféricas
■ c) Rapidez en el proceso de montaje: una vez que el acero ha sido habilitado, el
montaje del mismo se puede realizar en un tiempo relativamente corto en
comparación con estructuras de otros materiales por ejemplo el concreto.
■ d) Valor de rescate: cuando se desmantele una estructura de acero, podría usarse
como nuevo o en el peor de los casos venderse como chatarra, situación que
proporciona una recuperación económica de la misma.
 Desventajas
■ a) Costo del mantenimiento: El acero requiere un constante mantenimiento para
prolongar su buen funcionamiento dentro de la estructura, pues se corroe al estar
expuesto al aire libre, por lo tanto, es necesario pintarlo, galvanizarlo o darle un
tratamiento que evite la corrosión.
■ b) Costos de protección contra incendios: A pesar de que el acero es un material
incombustible, pierde la resistencia a temperaturas elevadas, por lo tanto, también es
necesario recubrirla con un material apropiado lo cual incrementa el costo del mismo.
■ c) Susceptibilidad al pandeo: Debido a la alta resistencia de algunos aceros, las
secciones diseñadas resultan demasiado esbeltas, esta situación puede crear
problemas de pandeo en partes sujetos a compresión.

21. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La principal característica del acero es su resistencia a la resistencia a la tracción.
El acero estructural colapsa a los 538°C.
Los patrones repetitivos de carga y descarga (primordialmente a tensión) resultan en la falla por
fatiga, aun cuando el esfuerzo de fluencia no sea excedido.
El acero usado de forma comercial en el Perú es el fierro corrugado A615 Grado 60.
Aceros Arequipa es la empresa que abarca el 80% de ventas de acero en todo el Perú.
Se recomienda verificar la compra del acero respecto a las normas del ASTM.

22. REFERENCIAS
https://www.scribd.com/document/561453852/ACEROS-PARA-LA-CONSTRUCCION-informe
https://www.peruconstruye.net/wp-content/uploads/2018/11/Naves-y-Galpones-Construcciones-de-acero-para-uso-industri
al.pdf
https://www.peruconstruye.net/wp-content/uploads/2018/11/Naves-y-Galpones-Construcciones-de-acero-para-uso-
industrial.pdf