REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA

UNEFA NUCLEO NUEVA ESPARTA

PROYECTO DE ACERO

TRABAJO DE

ACERO ESTRUCTURAL

Bachilleres:

Cedeo Rivas Oscar Rafael. C.I:12.676.384

De Almeida Zavala Elzio Delcy. C.I:9.582.375

Placencia Luis CI:18.939.222

Seccin: 01N

Profesora:

Ing. ROSMARY GONZALEZ

Juangriego, 15 de julio de 2015

INTRODUCCION

El material recopilado en la siguiente investigacin est basado en el acero

estructural, en sus propiedades como material constructivo y aspectos ms

resaltantes sobre este material en el mbito de la construccin civil. El acero

proviene de la aleacin del hierro con otros materiales los cuales le dan sus

cualidades fsicas propias. Estas cualidades de los aceros y su comportamiento a

distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su

distribucin en el hierro. Antes del tratamiento trmico, la mayor parte de los

aceros son una mezcla de tres sustancias: ferrita, perlita y cementita. La ferrita,

blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades de carbono y otros elementos

en disolucin. La cementita, un compuesto de hierro con el 7% de carbono

aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una

profunda mezcla de ferrita y cementita, con una composicin especfica y una

estructura caracterstica, y sus propiedades fsicas son intermedias entre las de

sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado

trmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto

mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y

mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, est por completo

compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono an mayores es una

mezcla de perlita y cementita.

Entre las ventajas del acero se encuentran ductilidad, tenacidad alta

resistencia, rapidez de montaje del material, facilidad para laminarse y entre sus

principales desventajas se encuentra la corrosin y su susceptibilidad al pandeo.

El acero es empleado en todo tipo de construccin, desde clavos para obras de

madera hasta barras de refuerzo para estructuras de concreto armado.

Particularmente el acero estructural corresponde al empleo de perfiles laminados.

El diseo de estructuras de acero implica la seleccin de perfiles estndar

laminados en caliente, esta es la forma ms empleada del acero estructural.

Adicionalmente, cuando la disponibilidad del tamao necesario para el diseo no

es posible, se fabrican perfiles a partir de lminas de acero, soldadas o apernadas.

1).- ACERO ESTRUCTURAL

El acero estructural se define como el producto resultante de la aleacin de

hierro, carbono y pequeas cantidades de otros elementos tales como silicio,

fsforo, azufre y oxgeno, que le aportan caractersticas especficas.

La aleacin se realiza con un porcentaje de hierro (mnimo 98 %), con

contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeas cantidades de

minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fsforo, azufre, slice y

vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie.

2).- PRODUCCION DEL ACERO

El acero se fabrica partiendo de la fundicin o hierro colado; ste es muy

impuro, pues contiene excesiva cantidad de carbono, silicio, fsforo y azufre,

elementos que perjudican considerablemente la resistencia del acero y reducen el

campo de sus aplicaciones.

La fabricacin verdadera del acero se inici hacia 1856, cuando se introdujo

en la siderurgia el empleo del convertidor Bessemer, consistente en un recipiente

de gran capacidad y de forma de pera, de paredes de hierro y fondo provisto de

numerosos orificios, a travs de los cuales se haca llegar una potente corriente de

aire, que remova con violencia la masa de hierro colado fundido que llenaba el

convertidor.

La reaccin entre el oxgeno del aire y los componentes de la fundicin era

violentsima y tal el calor desarrollado dentro del convertidor que la masa de la

fundicin se mantena lquida por s misma. En la reaccin indicada se combinaba

la mayor parte del carbono, fsforo y azufre con el oxgeno del aire insuflado, pero

no se eliminaba el silicio, lo que constitua un grave inconveniente, razn por la

cual no podan utilizarse los minerales de hierro ricos en aqul.

3).- TIPOS DE ACERO ESTRUCTURAL

Debido a que el acero estructural puede laminarse econmicamente en una

variedad de formas y tamaos sin un cambio importante de sus propiedades

fsicas, La industria de la construccin ha desarrollado diferentes formas de

secciones y tipos de acero que se adaptan ms eficientemente a las necesidades

de la construccin.

Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construccin incluyen

perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, usadas en edificios e instalaciones

para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados y concreto

preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas para el concreto reforzado; lminas

plegadas usadas para techos y pisos.

El acero estructural segn su forma se clasifica en:

Perfiles Estructurales: Los perfiles estructurales son piezas de acero

laminado cuya seccin transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o

ngulo.

Barras: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado,

cuya seccin transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos

los tamaos.

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.

Aceros para Hormign (Acero de refuerzo para armaduras):

Barras corrugadas.

Alambrn

Alambres trefilados ( lisos y corrugados)

Mallas electro soldables de acero Mallazo.

Armaduras bsicas en celosa.

Alambres, torzales y cordones para hormign pretensado.

Armaduras pasivas de acero Redondo liso para Hormign

Armado.

Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo ssmico.

Para estructuras de hormign se utilizan barras lisas y corrugadas, con dimetros

que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo comn en una armadura de

hormign es que difcilmente superen los 32mm. Adems el acero de refuerzo se

utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por alambres de

dimetros entre 4mm a 12mm.

Segn ASTM (sociedad americana para las pruebas de materiales) el acero

estructural se clasifica:

Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): Es un acero estructural al carbono,

utilizado en construccin de estructuras metlicas, puentes, torres de

energa, torres para comunicacin y edificaciones remachadas, atornilladas

o soldadas, herrajes elctricos y sealizacin

Acero ASTM A - 572 (NTC 1985): Es un acero de calidad estructural de

alta resistencia y baja aleacin Es empleado en la construccin de

estructuras metlicas, puentes, torres de energa, torres para comunicacin,

herrajes elctricos, sealizacin y edificaciones remachadas, atornilladas o

soldadas.

Acero ASTM A - 242 (NTC 1950): Es un acero de alta resistencia y baja

aleacin (HSLA), para construcciones soldadas, remachadas o atornilladas,

aplicado principalmente para estructuras.

4).- PROPIEDADES MECANICAS Y QUIMICAS DEL ACERO

PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

Mdulo de elasticidad E = 2.1 x 106 kgf / cm2

Mdulo de corte G = E/2.6 808000 kgf / cm2

Coeficiente de Poisson = 0.3

Peso unitario = 7850 kgf / cm3

Coeficiente de dilatacin trmica lineal =11.7 x 10 - 6 / C

PROPIEDADES MECNICAS.

Las propiedades mecnicas de un material est referido al reflejo de la relacin

entre la respuesta o deformacin ante una fuerza aplicada, debido que es en el

mbito de la construccin, muchos materiales cuando estn en servicio estn

sujetos a fuerzas o cargas.

La descripcin ms completa de las propiedades mecnicas de los aceros

(propiedades utilizadas en el diseo estructural) se la realiza mediante una curva

de esfuerzo deformacin, bajo cargas de traccin, las mismas que varan

dependiendo de la composicin qumica del material y su proceso de fabricacin.

Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero

debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos

tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse

aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de

aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades. Por ejemplo:

Su densidad media es de 7.850 Kg m-3. .

El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin. El de su

componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 C, sin embargo el

acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de

1375 C (2500 F).

Su punto de ebullicin es de alrededor de 3000 C (5400 F).

Es fundamental sealar que Las tolerancia, dimensiones de los aceros

para la construccin se encuentran estandarizados en la norma ASTM A

36/ A 36 -.94, en donde se encuentran las propiedades mecnicas y

qumicas segn el tipo de acero.

PROPIEDADES QUIMICAS:

En la industria de la construccin podemos apreciar el acero no aleado y el

acero aleado, el acero estructural es un acero aleado como se puede mencionar

en su definicin. Aunque cada compaa tiene su composicin exacta para cada

tipo de acero ofreciendo catlogos detallados que le ofrecen resistencias

determinadas a los ingenieros en un mbito general las propiedades qumicas de

estos son:

Acero No Aleado: En los aceros no aleados, el contenido de carbono suele

ser slo un 0.8%, mientras que los aceros aleados tienen elementos de

aleacin adicionales. La dureza vara entre 90 y 350 HB. Un mayor

contenido de carbono (>0.2%) permite el endurecimiento del material.

0.8% c.

Baja cantidad de manganeso, silicio, azufre y fsforo

El azufre y fsforo son impurezas. su cantidad ha de ser <

0.05%

Manganeso (mn), < 1.6%: le da resistencia y pasa a ser un

material dctil a temperaturas bajas.

Silicio: mejora la resistencia, cantidad ha de ser < 0.6%

porque puede ocurrir la fragilidad (fe3c).

Acero Aleado: Unin ntima entre dos o ms metales en mezcla

homognea:

1.6% C,

0.6 % silicio.

1.6 % manganeso, + algn otro elemento, entre los cuales

est: EL cobre y el cromo mejoran la corrosin del acero. Un

acero con >= 12% Cr, es un acero inoxidable.

Aceros con 12% Cr, y 7% Ni, forman el grupo de acero inoxidable.

5).- INDUSTRIAS DE ACERO EN VENEZUELA

Entre las principales empresas se encuentran:

C.V.G. Ferrominera del Orinoco, C.A.

Ferrominera del Orinoco C.A., es una Empresa subsidiaria de la

Corporacin venezolana de Guayana C.V.G. Inicia sus actividades el 1 de enero

de 1976, al concluir el soberano proceso de nacionalizacin, correspondindole

asumir la responsabilidad del ejercicio de la industria de la explotacin del mineral

de hierro en todo el territorio nacional, con nfasis en el Cinturn ferrfero del

Complejo Imataca donde estn ubicados los principales yacimientos de mineral de

hierro del pas, con reservas probadas por el orden de los 1998 millones de

toneladas, tales como el Cerro San Isidro, Cerro Bolvar, Cerro El Pao, Los

Barrancos y Grupo Mara Luisa.

Desde la Zona del Cerro Bolvar, el mineral se recibe en Ciudad Guayana,

mediante trenes que diariamente recorren la lnea frrea con una carga promedio

de 12 mil toneladas cada uno. A su llegada a las instalaciones en Puerto Ordaz, el

mineral sufrir los procesos de trituracin, almacenamiento, secado y clasificacin,

de acuerdo a las exigencias del cliente y posteriormente transportados por barcos

al exterior o por lnea frrea al rea industrial de la Siderrgica del Orinoco C.A. -

SIDOR.

Siderrgica del Orinoco C.A. - SIDOR

Un factor predominante de la actividad industrial de Guayana es el siderrgico,

presente a travs de una factora destinada a procesar mineral de hierro, para

obtener productos de acero acabados y semi-elaborados, en forma eficiente,

rentable y competitiva.

La empresa comenz actividades operadas por el Estado Venezolano por

intermedio de la C.V.G. Siderrgica del Orinoco C.A. en 1964, no obstante,

durante los aos 1961 y 1962 haba iniciado progresivamente, la produccin de

arrabio, tubos sin costura y acero lquido en las primeras instalaciones.

En 1997 el Gobierno Venezolano privatiza SIDOR a travs de licitacin pblica

que es ganada por el Consorcio Amazonia, integrado por empresas

latinoamericanas. Este consorcio concentra 70% de las acciones de SIDOR y est

formado por Hylsamex (Mxico), Tamsa (Mxico), Siderar (Argentina), Usiminas

(Brasil) y Sivensa (Venezuela), empresas siderrgicas lderes, que concentran el

25% de la produccin de acero lquido en Latinoamrica, y emplean a 35 mil

personas en forma directa.

Ferratlntica de Venezuela, S.A. - FERROVEN

Empresa generadora de los siguientes productos: Ferrosilicio, Microslice,

Pasta Electrodica, Antracita, Calcinada y Cuarzo.

6).- APLICACIONES DEL ACERO A LAS ESTRUCTURAS METALICAS

La industria de la construccin ha desarrollado diferentes formas de

secciones y tipos de acero que se adaptan ms eficientemente a las necesidades

de la construccin de edificios.

Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construccin incluyen

perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, [, , 0, usadas en edificios e

instalaciones para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados y

concreto preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas para el concreto

reforzado; lminas plegadas usadas para techos y pisos.

Como el acero tiene propiedades prcticamente idnticas a tensin y

compresin, por ello su resistencia se controla mediante el ensayo de probetas

pequeas a tensin. Los elementos de acero pueden unirse fcilmente, mediante

soldadura, pernos o remaches.

7).- CONEXIONES Y ESTABILIDAD

Los elementos empleados en estructuras metlicas estn sometidos a

controles de calidad que garantizan su idoneidad, de modo que los procesos

patolgicos surgirn sobre todo en las uniones efectuadas en el montaje. stas

debern someterse a inspeccin para poder establecer la reparacin necesaria.

Roblonado

El roblonado es una tcnica en desuso pero que debido a su antigedad,

puede encontrarse en rehabilitaciones de edificios. Se basa en la resistencia a

esfuerzo cortante que adquiere el robln al introducirle las dos piezas que une

cuando intentan moverse en sentido contrario. Se requiere un dimensionado

correcto de las secciones necesarias en robln y chapa a unir, y el nmero de

roblones requeridos, pues con el tiempo y segn la variacin de los esfuerzos, se

puede alcanzar una holgura en las uniones, provocando fatiga del roblonado y

deformaciones generales en la estructura.

Atornillado (PERNOS)

Funciona igual que el roblonado pero adems posibilita la resolucin de

uniones practicables, lo cual facilita el montaje y desmontaje. Se emplean tornillos

y tuercas de apriete.

Tambin existen las articulaciones, que slo transmiten esfuerzos axiales,

imprescindibles en estructuras trianguladas y en aquellas en las que se limiten los

esfuerzos de flexin. Pueden ser de dos tipos:

Un pasador que une entre si las cartelas de los diferentes elementos a unir.

Un vstago extremo dispuesto en la misma direccin del elemento a unir,

atornillado a ste con solucin MERO enganchado mediante la helicoide

del tornillo.

Soldadura

Es la solucin de unin permanente ms adecuada puesto que asegura la

continuidad de esfuerzos entre las piezas mediante el propio material. De esta

manera se crean empotramientos que requieren juntas de dilatacin ms prximas

para absorber los cambios dimensionales. Segn el procedimiento de ejecucin

hay dos tipos de soldadura:

Soldadura por aleacin: es el caso ms empleado en estructuras de

edificios. Consiste en aportar un material metlico diferente al de los que

van a soldarse a travs de un electrodo. El material aportado ha de ser

compatible con el acero de las piezas a soldar, distribuyndolo de manera

uniforme de modo que el espesor del cordn de soldadura tenga un

espesor constante, sin burbujas de aire; as que habr de realizarse en

varias capas.

Soldadura autgena: La soldadura se logra fundiendo las piezas metlicas

a unir, por lo que deben tener la misma naturaleza. Es importante

comprobar la soldabilidad de los aceros a unir, conseguir uniformidad y

evitar las burbujas.

Anclajes

Sistema de unin mediante apriete en inmovilizacin del cable a traccin a

travs de piezas especiales con forma troncocnica en los que se emplean aceros

de alta resistencia.

CONCLUSION

El acero es un material que resulta de la aleacin de hierro, carbono y

pequeas cantidades de otros elementos tales como silicio, fsforo, azufre y

oxgeno, que le aportan caractersticas especficas. El acero laminado en caliente,

fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono,

con lmite de fluencia de 250 mega pascales.

El acero es ms o menos un material elstico, responde tericamente igual

a la compresin y a la tensin, sin embargo con bastante fuerza aplicada. Este

material se conoce desde hace mucho tiempo sin embargo sus utilidad para el

mundo de la construccin era poco predominante, hasta la dcada del siglo XVIII

donde se comenzaron a realizar algunas edificaciones que contenan pocos

detalles estructurales con este material, con la revolucin industrial el auge de este

material fue mucho mayor, llevando el uso del acero a diversos mbitos de la

sociedad entre ellos para la construccin, una de las primeras obras que abri

camino al uso de este material fue la construccin de la torre Eiffel.

El acero posee diversas ventajas como material constructivo entre ella, su

alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de la misma, soldabilidad,

ductilidad, y la rapidez al construir, lo cual deja sus desventajas como la corrosin

totalmente a un lado para los ingenieros que hoy en da usan el acero en

grandiosas construcciones en sus diversas presentaciones.

ANEXOS

Algunos tipos de perfiles