Acero en construcción - Características y usos

METALES
Sistemas de Construccióny Estimación – Prof: D. Carolina StevensonRodriguez
METALES: Generalidades

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez

METALES
CONTENIDO
Características físicas del material
Métodos de producción
Piezas de acero
Protección
Generalidades
Posibles aplicaciones

METALES
Moldeo Conformaciónen seco Cortar Fijar - mecánico (fijación)
Tendido Conformaciónen húmedo Fijar - mecánico (fijación) Fijar - Químico (pegante)
Fijar - Químico (pegante) Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Fijar - Electro/químico (Soldadura)
Figurar mecánicamente
Figurar térmicamente
T E C N I C A S D E C O N S T R U C C I O N
Metales
Acero
Varillas redondas, perfiles laminados en
caliente(en forma de I, C o L) , perfiles doblados
en frío, Láminas cold rolled, láminas hot rolled,
lámina alfajor, tubos
Elemento prefabricado, Mobiliario
Interior, Mobiliario urbano tanques,
herrajes, accesorios tubería, bombas,
Aparatos iluminación
Acero corten Láminas, Tubos
Acero Inoxidable Láminas, Tubos, Cables trenzados
Elemento prefabricado, mobiliario
interior, Mobiliario urbano, herrajes,
tanques, griferías, accesorios tubería,
Carpintería, Aparatos iluminación,
Aparatos sanitarios
Acero galvanizado Láminas, Tubos, Tejas onduladas/grecadas,
Láminas grecadas (Steel deck), Cables trenzados
Accesorios tubería, Accesorios eléctricos,
Carpintería, Mobiliario interior,
Mobiliario exterior, Aparatos iluminación
Aluminio Perfiles extruidos, láminas, tejas
onduladas/grecadas
Mobiliario Interior, Mobiliario Urbano,
griferías, herrajes, cerraduras, bombas,
Carpintería, Aparatos iluminación,
Elemento prefabricado
Cobre Láminas, Tubos
accesorios tubería, Elemento
prefabricado
Bronce Láminas, Tubos
accesorios tubería, Elemento
prefabricado
Titanio Tejas pequeño formato Láminas
F O R M A D E P R E S E N T A C I O N E N O B R A
Amorfo Pequeños elementos Semi-producto Componentes

METALES
Usos Históricos
Los metales han sido manipulados por el hombre desde hace siglos debido a su resistencia y
versatilidad para ser moldeado en diferentes formas y objetos.

METALES
El rol de los metales en arquitectura toma gran importancia durante el siglo XVIII cuando el
hierro se logro procesar a bajo costo para la manufactura de elementos estructurales …
World's first cast iron bridge, River Severn, Coalbrookdale, Abraham Derby, 1779
Usos Históricos

METALES
Crystal Palace, Hyde park, London, 1851 by Joseph Paxton
El Palacio de Cristal se construyo como un icono tecnológico de la revolución industrial. La
combinación de hierro fundido y forjado se presento como un material novedoso con
excelentes capacidades estructurales.
33m high, 564m long
Usos Históricos

METALES
Delgadas columnas de hierro fundido empezaron a remplazar elementos estructurales pesados
de mampostería. Esto dio lugar a la aparición de grandes ventanas y fluidez espacial.
New York City's SoHo Cast Iron Historic District, 1870s
Usos Históricos

METALES
En 1858 Henry Bessemer patentó un proceso de refinación y reducción de hierro para producir
acero en cantidades industriales a bajo costo…
Bessemer process/1858
Bessemer converter
Usos Históricos

METALES
La primera gran estructura en acero fue el Forth Railway Bridge en Gran Bretaña.
Forth Railway Bridge, Benjamin Baker, 1890
Usos Históricos

METALES
Construcciones como la torre Eiffel en Paris y la Estatua de la Libertad en NY ejemplifican la
nueva era industrial del la segunda mitad del siglo XIX.
Eiffel Tower by Gustave Eiffel, Paris, 1889The Statue of Liberty, by Gustave Eiffel, New York, 1886
Usos Históricos

METALES
La producción industrial de acero hizo posible la construcción de grandes edificios en tiempos
relativamente cortos …
Lunch break on a steel beam, Rockefeller Center, New York, 1932
Usos Históricos

METALES
El acero jugo un papel muy importante en el desarrollo de la arquitectura moderna y
contemporánea del siglo XX.
The Seagram Building, New York, by Mies van der
Rohe, 1957
Usos Históricos

METALES
El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono (0.2% -2.14%
dependiendo del grado). Materiales como el acero inoxidable contienen además Cromo y
Níquel para mejorar la resistencia a la corrosión y aumentar la capacidad portante…
Que es el acero?

METALES
El acero es uno de los materiales constructivos mas resistentes y económicos en arquitectura
Buena relación resistencia/peso
Gran resistencia por volumen.
Alta rigidez.
Trabaja bien a compresión y a tensión.
Propiedades: MECANICAS

METALES
El acero es un material con un buen coeficiente elástico (deformación temporal bajo cargas)…

METALES
El acero trabaja adecuadamente en el rango plástico (en frio o en caliente ). Esta cualidad
facilita su manejo (plegado, enrollado y doblado) evitando ruptura .
off-line machine to punch, slit and form sections of cold-rolled steelMachine to cast steel

METALES
El acero tiene poca resistencia al fuego, se expande perdiendo su rigidez y capacidad portante
colapsando rápida y muchas veces inesperadamente.
Windsor Tower Fire, Madrid, 2005

METALES
Las temperaturas promedio durante un incendio alcanzan entre 700º-900ºC. El acero se debilita
dramáticamente bajo 230ºC, reteniendo solo el 10% resistencia inicial cuando llega a los 750ºC.
TIME (minutes)
Comparative strength loss of wood vs steel
STRENGTH(%)

METALES
El acero estructural requiere protección externa para minimizar la absorción de calor durante
un incendio.
Recubrimiento
de concreto
Recubrimiento
con paneles de
yeso cemento
Espumas en
spray
Métodos de protección contra el fuego
Recubrimiento de concreto
Recubrimiento yeso cemento
Espumas en spray
Paneles de yeso cemento
suspendidos

METALES
El acero tiene una alta conductividad térmica. Por esto es susceptible a puentes térmicos (cold-
bridging) a menos que sea apropiadamente aislado….
Thermal bridge caused by steel beam
Propiedades: TERMICAS

METALES
La corrosión es un proceso electro-químico que transforma el acero en hidróxido de hierro
(oxido). El acero se corroe en contacto con la humedad, ácidos, sales, aceites y otros químicos.
Propiedades: QUIMICAS

METALES
El acero necesita ser protegido para reducir la corrosión. Algunos tratamientos disminuyen el
daño o lo hacen menos visibles; otros mejoraran su resistencia contra el oxido.
Galvanización (zinc) Pintura en spray
Protección catódicarecubrimientos
acero inoxidable

METALES
Pros
•El acero es un material fácil de reciclar.
•Relativamente poco desperdicio en su
producción.
Cons
•Gran cantidad de energía es utilizada
durante su producción .
•El acero inoxidable no es magnético lo
que hace mas difícil su selección para
reciclaje.
•Es un material no renovable.
•Buen conductor térmico propenso a
cold-bridging .
Pile of steel scrap to be recycled
Propiedades: AMBIENTALES

METALES
ALTO HORNO HORNO ELECTRICO
Método de Producción

METALES
http://www.youtube.com/watch?v=8x1Hf_U-1fo&playnext_from=PL&feature=PlayList&p=4DEC3104AF2F4B72&playnext=1&index=1
http://www.youtube.com/watch?v=2Aip_Jg_BC8&feature=related

METALES
FORMACIÓN: Los métodos para dar forma al acero en caliente, son tres:
LAMINADO
GravadoMolde Inferior
Molde superior
Acero Caliente
Pieza Forjada
FORJADO EXTRUSIÓN

METALES
ACERO LAMINADO
Método de Producción: LAMINADO

METALES
Perfiles huecos
Método de Producción: EXTRUSIÓN

METALES
Método de Producción: EXTRUSIÓN
http://www.youtube.com/watch?v=067u69Q2quc&feature=related

METALES
La Trefilación es un proceso de deformación en frio que permite reducir el diámetro sin
generación de virutas
Método de Producción: TREFILACIÓN
alambre de amarre o alambre negro
recocido
http://www.youtube.com/watch?v=2qNXlDtewE8

METALES
Cold rolled or pressed steel sections are normally used for secondary structures…
Perfil ZPerfil Sigma Perfil C
Otros perfiles

METALES

METALES
Corte con Plasma Corte con sierra
perforadotaladrado
Método de Producción: CORTADO/PERFORADO

METALES
soldadura
PunchingPruebas no destructivas Revestimiento Shot blast revestimiento
Método de Producción: SOLDADURA/REVESTIMIENTO/PRUEBAS

METALES
Método de Producción: PIEZAS COMPUESTAS

METALES
Paneles compuestos
Steel deck
Two-way steel deck
Método de Producción: PRODUCTOS COMPUESTOS

METALES
Ventajas:
• Alta resistencia y rigidez.
•Fácil de reciclar.
•Poco desperdicio.
•Flexibilidad de diseño (modular, fácil de dar
forma and unir).
•Rapidez en la construcción.
•durabilidad.
•Relativo bajo costo.
Consideraciones de Diseño

METALES
• Allen, Edward, and Joseph Iano. Fundamentals of building construction: materials and methods. 4th ed. Hoboken,
N.J.: J. Wiley & Sons, 2004.
• Arlene Maria Sarmanho. “Steel framing: arquitectura” IBS/CBCA. Rio de Janeiro 2006.
• Instituto Brasileiro de Siderugia. “Ligacoes em estruturas metálicas”. ” IBS/CBCA. Rio de Janeiro 2004.
• Sshulitz, Helmut C. “Steel construction manual” Birkhauser. Basel, Switzerland; Boston, MA c2000.
• Villamil, Sergio. “Construcción metálica en Colombia II: tecnología en la tradición, renovación, rehabilitación y
modernización”. Construdata; Legis. Bogotá 2009.
• Blanc, Alan, Michael McEvoy, and Roger Plank. Architecture and construction in steel. London: E & F N Spon, 1993.
• Davison, Buick. Steel designers' manual. 7th ed. Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell, 2011.
• Schulitz, Helmut C., Werner Sobek, and Karl J. Habermann. Steel construction manual. Basel: Birkhauser, 2000.
BIBLIOGRAFIA

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