HIERRO Y ACERO

DOCENTE: ARQ. ANDRES M. GONZALEZ C.

UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIAPROGRAMA DE ARQUITECTURA

Archivo original Arq. Mg. Liliana Melgarejo

HIERRO Y ACEROEl hierro y el acero manifestaron desde un principio su diferencia respecto a los materiales de construcción tradicionalmente empleados. Generaron nueva Arquitectura.

TORRE EIFFEL. PARIS (1887-1889)

HIERRO Y ACERO•El hierro y el acero eran materiales mucho mas resistentes y caros que sus antecesores, razón por la cual pareció sensato destinarlos a la construcción de elementos lineales: perimetralmente tirantes; mas adelante, soportes y finalmente entramados completos dejando como cerramiento materiales mas económicos.

•La historia arquitectónica de estos metales es la de las Estructuras Reticulares

•Como ventaja esta el que son muy resistentes y fáciles de trabajar.

•Como desventaja esta en que tienen graves inconvenientes en su tendencia a oxidarse y su mal comportamiento ante el fuego el cual destruye la fundición y anula la resistencia del acero.

Puente de Coalbrookdale

Es la primera gran obra de hierro, hecha entre 1775 y 1779.

HIERRO Y ACERO

Palacio de Cristal. Londres. Joseph Paxton. 1851 Galería de las Máquinas de Dutert y Contamin

•El hierro es un metal que comercialmente no se presenta en forma pura, sino con pequeñas adiciones de otros productos siempre presentes.•Video hierro.96668374643BBB23096ABAC57A45912654C5172D&sver=2&expire=1237192028&key=yt1&ipbits=0

HIERRO Y ACERO•El hierro colado o fundido es el mas resistente a la corrosión.

•El acero es mas resistente pero se oxida más rápidamente.

•Son metales maleables, dúctiles, soldables y muy duros. Calentándose y enfriándose rápidamente, se templan, haciéndose más duros, más elástico y resistentes.

•La naturaleza del acero viene determinada por el tratamiento térmico que recibe una vez fabricado y por la presencia de cantidades ínfimas de otros materiales en su masa que influyen en su comportamiento.

Los aceros con adiciones de manganeso y tungsteno son apreciados por su resistencia a los impactos y las altas temperaturas.

Los aceros con cromo los hacen inoxidable.

La mezcla de aceros con elementos tales como el silicio, el molibdeno, el vanadio, el boro u otros completan la gama comercial que produce actualmente el sector metalúrgico

El acero se obtiene a partir del hierro y éste a base de transformar en un horno ciertos minerales.

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HIERRO Y ACERO

HIERRO Y ACERO•El hierro se obtiene a partir de minerales sometidos a intenso calor en un alto horno proceso que se denomina fundición. Los productos que se obtienen así son los arrabios o fundición bruta, gases y escoria; estas últimas se desechan o son empleadas como balasto en las vías o materia prima en la fabricación de cemento.

•La primeras fundiciones se llevaron probablemente en Asia unos mil años antes de nuestra era, se fabricaban herramientas, armas y otros objetos aunque no se empleaba para la construcción de edificios.

•Para fundir el hierro se utilizaba carbón vegetal y se sustituyo por el coque con el que se obtuvo mas fácilmente hierro de mejor calidad.

• El acero admite tratamientos más variados que el hierro, que además de poder ser moldeado, también es posible estirarlo en finos hilos o laminarlo en planchas delgadas plana o de perfil ondulado barras de acero.306F38E1DCC9BCADFC13CD717ACDDE02B968F804&sver=2&expire=1237194592&key=yt1&ipbits=0

HIERRO Y ACERO

Durante todo el proceso de obtención se producen contaminaciones en las tres etapas de la obtención del material: a la hora de obtener la materia prima, durante la transformación, y al reciclar o desechar.

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

• El hierro es un material maleable, ferro magnético, y blando.

• Debido a su poca resistencia su única aplicación es en la fabricación de imanes y ornamentación.

• Después del aluminio es el segundo metal mas abundante en la corteza de la tierra

• Sus principales aleaciones son aquellas de la familia de los ferro-carbonos.

EL HIERRO

• El acero es una aleación Fe-C en la que el carbono esta por debajo de 1.76% en peso.

• Si el acero esta aleado con una determinada cantidad de otro elemento se clasifica en dos grupos principales: los aceros “puros” y los aleados.

Aceros estructurales, contenido de C del 0.15% al 0.33% usos: estructuras edificios, puentes, tuberías.

Otros aceros, contenido de C entre 0.34% y 0.65% resistencias elevadas, usos: resortes, tornillos.

EL ACERO

ACEROS “PUROS”

ACEROS ESPECIALES/ ALEADOS

•El acero puede combinarse con gran variedad de elementos que mejoran cualidades especificas, previamente seleccionadas según el trabajo que la nueva aleación vaya a realizar.

•Las aleaciones presentes en Aceros al carbono:–Manganeso: Aumenta la tenacidad y neutraliza el

efecto fragilizador del azufre.–Azufre: Perjudicial produce grietas. En 0.13 a

0.30 mejora la manejabilidad.–Fosforo: Elemento mas perjudicial, se permite

contenido max. 0.05%.

ALEACIONES DEL ACERO

•Las aleaciones presentes en Aceros de baja aleación:–Níquel: Aporta la resistencia a la oxidación, aumenta resistencia al impacto.

–Cromo: Aporta dureza y resistencia a la abrasión y oxidación. Resistencia a altas temperaturas. Tiende a hacer frágil al acero.

–Cobalto: Produce aumento de la dureza del acero en caliente y a la abrasión.

–Vanadio: Aumenta la resistencia a la tracción con poca fragilización.

–Magnesio y Silicio: proporciones altas aumenta resistencia a la tenacidad.

ALEACIONES DEL ACERO

TIPOS DE ACERO1. Acero al Carbono: Es aquel que tiene entre 0,1

y 1,9% de carbono en su contenido y no se le añade ningún otro material (otros metales).

2. Acero Aleado: Es aquel acero al que se le añaden otros metales para mejorar sus propiedades (vanadio, molibdeno, manganeso, silicio, cobre).

ACEROS ALEADOS• ESTRUCTURAL:

Partes de maquinas(ejes, engranajes, palancas), estructuras de edificios, chasis de automóviles, puentes, barcos. Aleación entre 0.25-6%

• PARA HERRAMIENTAS:

Se emplean en herramientas para cortar y modelar metales (taladros, fresas).

• ESPECIALES:

Aceros inoxidables con un contenido superior al 12% de cromo. Resistentes a las altas temperaturas y la corrosión. En arquitectura se utiliza con fines decorativos.

PROPIEDADES Y CUALIDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

• Alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad, ductilidad.

• Incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas.

• Buena resistencia a la

• corrosión en condiciones

normales.

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE LOS ACEROS

• Alta resistencia mecánica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción y compresión y lo soportan por la contribución química que tienen los aceros.

• Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de tracción del acero al estirarse antes de llegar a su límite elástico vuelve a su condición original.

• Soldabilidad:  Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas.

• Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada.

• Trabajabilidad:  Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia.

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE LOS ACEROS

Ductilidad: es la capacidad de convertirse en hilos, por esfuerzo de tracción.

Tenacidad: es la resistencia a la rotura por tracción.

Flexibilidad: es la capacidad de doblarse y recuperarse al aplicarle un momento flector.

Resistencia: viene siendo el esfuerzo máximo que resiste un material antes de romperse.

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE LOS ACEROS

CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DE LOS ACEROS

• Oxidación:  Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si se trata de agua salina.

• Transmisor de calor y electricidad:  El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas.

CLASIFICACION DE LOS ACEROSClasificación común en nuestro medio para la identificación es la usada por la AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS – ASTM.

• Usa una A para materiales ferrosos. • Dos números siguientes indican las características del material.• Las dos ultimas cifras indican el año de la norma.

Ejemplo: Acero ASTM A36 – 96

A: material ferroso36: fluencia en miles de libras pulg296: Norma revisada en 1996

Con esta clasificación se identifican acero empleados en planchas, perfiles, laminas, tubos, etc. Utilizados en estructuras metálicas.

CLASIFICACION DE LOS ACEROSTambién se utiliza para aceros al carbono, la clasificación de la SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS – SAE y la AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE – AISI.

•Para aceros al carbono la designación empieza por 10XX.•Dos últimos dígitos indican contenido de carbono en porcentajes de centésimas.

Ejemplo: ACERO SAE 1010

10: indica que es acero al carbono10: acero con 10% de carbono

Con esta clasificación se identifican básicamente los aceros para fabricación de pernos de anclaje, ejes, tornillos, etc.

CLASES DE ACEROS ESTRUCTURALES

ASTM Sociedad Americana para las Pruebas de Materiales • Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): Acero estructural al carbono,

utilizado en construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para comunicación y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas, herrajes eléctricos y señalización.

• Acero ASTM A - 572 (NTC 1985): Acero de calidad estructural de alta resistencia y baja aleación. Es empleado en la construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para comunicación, herrajes eléctricos, señalización y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas.

• Acero ASTM A - 242 (NTC 1950): Es un acero de alta resistencia y baja aleación (HSLA), para construcciones soldadas, remachadas o atornilladas, aplicado principalmente para estructuras

• Acero ASTM A - 588 (NTC 2012): Es un acero de calidad estructural de alta resistencia y baja aleación (HSLA), empleado en la construcción de estructuras, puentes, torres de energía y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas.

• Aceros al Carbono para uso de la Industria: Estos

productos están dirigidos a la industria para la fabricación de partes de aplicaciones metalmecánicas en procesos de calibración, forja y estampación.

CLASES DE ACEROS ESTRUCTURALES

CLASIFICACIÓN DEL ACERO ESTRUCTURAL:

El acero estructural, según su forma, se clasifica en:

a. PERFILES ESTRUCTURALES: Son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.

b. BARRAS: Son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños.

c. PLANCHAS: 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. tarea

DESIGANCIÓN DE VARILLAS EN NÚMERO Y DIAMETRO DE PULGADAS

SECCIONES TÍPICAS DE ACERO ESTRUCTURAL

La forma mas común del acero para construcción la constituyen los lingotes laminados según perfiles estándar, tales como doble T, UES, y diversas secciones huecas.

Ventajas; Buen rendimiento mecánico y resistente, al ser fáciles de unir y combinar entre sí, y el fabricarse según medidas normalizadas para calculo estructural.

PERFILES ESTRUCTURALES

Secciones típicas de acero estructural

VIGA IPN VIGA IPE VIGA HEA VIGA HEB

VIGA UPL VIGA UPE VIGA UPN VIGA UPAM

HIERRO Y ACERO

Lamina de acero

HIERRO Y ACERO

Máquina de oxicorte www.tallersfernandez.com

ELEMENTOS COMPUESTOS DE ACERO Y CONCRETO

SOLDADURAS

Unión de dos materiales (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de un proceso de fusión en el cual las piezas son soldadas derritiendo ambas y agregando metal o plástico derretido para conseguir una "pileta" (punto de soldadura) que, al enfriarse, forma una unión fuerte.

AMPLIAR CONCEPTOS

SOLDADURALas uniones inicialmente se hacían con pernos rudimentarios, luego se utilizaron los roblones y remaches.

En la actualidad los métodos de unión han demostrado mayor efectividad como las soldaduras.

Video soldadura UPC

• La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.

• La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico, pero la soldadura puede ser lograda mediante rayos láser, rayos de electrones, procesos de fricción o ultrasonido

SOLDADURA

GASES

• Por su gran capacidad inflamable, el gas más utilizado es el acetileno que, combinado con el oxígeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el tipo de soldadura por gas más utilizado.

• Para la protección del arco en esta soldadura son el argón y el helio, o mezclas de ambos.

SOLDADURA OXIACETILÉNICA

REFERENTES

Biblioteca de Santa Genoveva. Paris (1843-1850). Se aprovecho la docilidad del Hierro para resolver problemas arquitectónicos.

Crystal Palace ( 1850-1851. Joseph Paxton) Ejemplo de construcción Prefabricada

www.escaire.com/.../noticies/extres/724_rr01.jpg

Fisher Building. Chicago (1895. Daniel Burnham)Entramados metálicos

HIERRO Y ACERO

ESTATUA DE LA LIBERTAD. Nueva York (1833-1835)

Primera gran estructura de acero construida en el mundo con una envoltura en cobre.

Diseño Bertholdi y calculo del armazón por Gustavo Eiffel.

HIERRO Y ACERO

SECOND LEITER BUILDING. (1889-1991) William Le Barón Jenney).Contruida por el pionero de entramados metálicos.

HIERRO Y ACERO

CENTRO POMPIDOU. Paris (1975-1977) Renzo Piano y Richard Roger.

HIERRO Y ACERO

JHON HANCOCK CENTER. (1968-1970) Skidmore Owing Merrill. El peso de su estructura se redujo notablemente por el uso de sus diagonales

HIERRO Y ACERO

La tecnología del acero prosigue su evolución mostrando día a día nuevas posibilidades de aplicación del material, lo que es igualmente importante, sugiriendo y estimulando inéditas formas de aplicación de esos avances.

BIBLIOGRAFIA•BLUME, Hermann, La Construcción de la Arquitectura. Técnica, Diseño y Estilo, Ed. Michael Foster, 1988 BLUME, Hermann, La Construcción de la Arquitectura. Técnica, Diseño y Estilo, Ed. Michael Foster, 1988.

PAGINAS DE INTERNET CONSULTADAS

•www.virtual.unal.edu.co/cursos•www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPANISH.html•http://www.diaco.com.co/Barra_Corrugada.aspx•http://www.acasa.com.co/productos/astma36.htm•Varios Autores. Varios Titulos. [http://www.slideshare.net]. Enero 15 de 2011.