UNIVERSIDAD CATLICA

LOS ANGELES DE CHIMBOTE

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

CONCRETO ARMADO IIIngenieria. Civil

Pgina 11INTEGRANTES:

fernandez corterreal roner jhon martinez rebata cesar a.

ASIGNATURA:

Concreto armado II

DOCENTE :

Ing.

LUGAR Y FECHA :

Ayacucho 01 de Mayo del 2014

CONCRETO ARMADOQUE ES UN CONCRETO ARMADO?La tcnica constructiva delconcreto armadoconsiste en la utilizacin deconcretoreforzado con barras o mallas deacero, llamadasarmaduras. Tambin es posible armarlo con fibras, tales como fibras plsticas,fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estar sometido. El hormign armado se utiliza enedificiosde todo tipo, caminos,puentes,presas,tnelesy obras industriales. La utilizacin de fibras es muy comn en la aplicacin de hormign proyectadooshotcrete, especialmente en tneles yobras civilesen general.

COMPONENTES DEL CONCRETO ARMADOCEMENTOElcementoes unconglomeranteformado a partir de una mezcla decalizayarcillacalcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada Clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados ptreos (gravay arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plstica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia ptrea, denominadahormign(en Espaa, parte de Suramrica y el Caribe hispano) oconcreto (Per y parte de Suramrica). Su uso est muy generalizado enconstruccineingeniera civil.TIPOS DE CEMENTOSe pueden establecer dos tipos bsicos de cementos:1. de origen arcilloso: obtenidos a partir dearcillay piedracalizaen proporcin 1 a 4 aproximadamente;2. de origen puzolnico: lapuzolanadel cemento puede ser de origen orgnico o volcnico.Existen diversos tipos de cemento, diferentes por su composicin, por sus propiedades de resistencia y durabilidad, y por lo tanto por sus destinos y usos.Desde el punto de vista qumico se trata en general de una mezcla de silicatos y aluminatos de calcio, obtenidos a travs del cocido de calcreo, arcilla y arena. El material obtenido, molido muy finamente, una vez que se mezcla conaguase hidrata y solidifica progresivamente. Puesto que la composicin qumica de los cementos es compleja, se utilizan terminologas especficas para definir las composiciones.

EL CEMENTO PORTLANDEl poso de cemento ms utilizado como aglomerante para la preparacin del concretoes el cemento portland, producto que se obtiene por la pulverizacin delClinker portlandcon la adicin de una o ms formas de yeso(sulfato de calcio). Se admite la adicin de otros productos siempre que su inclusin no afecte las propiedades del cemento resultante. Todos los productos adicionales deben ser pulverizados conjuntamente con el Clinker. Cuando el cemento portland es mezclado con el agua, se obtiene un producto de caractersticas plsticas con propiedades adherentes que solidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un perodo de varias semanas hasta adquirir suresistencia caracterstica. El proceso de solidificacin se debe a un proceso qumico llamadohidratacin mineral.Con el agregado de materiales particulares al cemento (calcreo o cal) se obtiene elcemento plstico, que fragua ms rpidamente y es ms fcilmente trabajable. Este material es usado en particular para el revestimiento externo de edificios.NormativaLa calidad del cemento portland deber estar de acuerdo con la normaASTMC 150. En el Per debe de estar de acuerdo con la NTP.

CEMENTOS PORTLAND ESPECIALESLoscementos portland especialesson los cementos que se obtienen de la misma forma que el portland, pero que tienen caractersticas diferentes a causa de variaciones en el porcentaje de los componentes que lo forman.

PORTLAND FERRICOElportland frricoest caracterizado por unmdulo de fundentesde 0,64. Esto significa que este cemento es muy rico en hierro. En efecto se obtiene introduciendo cenizas de pirita o minerales de hierro en polvo. Este tipo de composicin comporta por lo tanto, adems de una mayor presencia de Fe2O3 (oxido ferroso), una menor presencia de 3CaOAl2O3cuya hidratacin es la que desarrolla ms calor. Por este motivo estos cementos son particularmente apropiados para ser utilizados en climas clidos. Los mejores cementos frricos son los que tienen unmdulo calcreobajo, en efecto estos contienen una menor cantidad de 3CaOSiO2, cuya hidratacin produce la mayor cantidad de cal libre (Ca (OH)2). Puesto que la cal libre es el componente mayormente atacable por lasaguas agresivas, estos cementos, conteniendo una menor cantidad, son ms resistentes a las aguas agresivas que el plstico.

Imagen al microscopio del cemento portland frrico

CEMENTOS BLANCOSContrariamente a los cementos frricos, loscementos blancostienen un mdulo de fundentes muy alto, aproximadamente 10. Estos contienen por lo tanto un porcentaje bajsimo de Fe2O3. EI color blanco es debido a la falta del hierro que le da una tonalidad griscea al Portland normal y un gris ms oscuro al cemento ferrico. La reduccin del Fe2O3es compensada con el agregado defluorita(CaF2) y decriolita(Na3AlF6), necesarios en la fase de fabricacin en el horno.para bajar la calidad del tipo de cemento que hoy en da hay 4: que son tipo I 52,5, tipo II 52,5, tipo II 42,5 y tipo II 32,5;tambin llamado pavi) se le suele aadir una cantidad extra de caliza que se le llama clinkerita para rebajar el tipo, ya que normalmente el Clinker molido con yeso sera tipo I

CEMENTOS DE MEZCLASLoscementos de mezclasse obtienen agregando al cemento Portland normal otros componentes como lapuzolana. El agregado de estos componentes le da a estos cementos nuevas caractersticas que lo diferencian del Portland normal.

CEMENTO PUZOLNICOSe denominapuzolanaa una fina ceniza volcnica que se extiende principalmente en la regin del Lazio y la Campania, su nombre deriva de la localidad dePozzuoli, en las proximidades deNpoles, en las faldas delVesubio. Posteriormente se ha generalizado a las cenizas volcnicas en otros lugares. YaVitruviodescriba cuatro tipos de puzolana: negra, blanca, gris y roja.Mezclada con cal (en la relacin de 2 a 1) se comporta como el cemento puzolnico, y permite la preparacin de una buena mezcla en grado de fraguar incluso bajo agua.Esta propiedad permite el empleo innovador del hormign, como ya haban entendido los romanos: El antiguo puerto deCosa (puerto)fue construido con puzolana mezclada con cal apenas antes de su uso y colada bajo agua, probablemente utilizando un tubo, para depositarla en el fondo sin que se diluya en el agua de mar. Los tres muelles son visibles todava, con la parte sumergida en buenas condiciones despus de 2100 aos.La puzolana es una piedra de naturaleza cida, muy reactiva, al ser muy porosa y puede obtenerse a bajo precio. Un cemento puzolnico contiene aproximadamente: 55-70% de clinker Portland 30-45% de puzolana 2-4% de yesoPuesto que la puzolana se combina con la cal (Ca(OH)2), se tendr una menor cantidad de esta ltima. Pero justamente porque la cal es el componente que es atacado por lasaguas agresivas, el cemento puzolnico ser ms resistente al ataque de stas. Por otro lado, como el 3CaOAl2O3est presente solamente en el componente constituido por el clinker Portland, la colada de cemento puzolnico desarrollar un menor calor de reaccin durante el fraguado. Este cemento es por lo tanto adecuado para ser usado en climas particularmente calurosos o para coladas de grandes dimensiones.Se usa principalmente en elementos en las que se necesita alta impermeabilidad y durabilidad.

CEMENTO SIDERRGICOLa puzolana ha sido sustituida en muchos casos por la ceniza de carbn proveniente de las centrales termoelctricas, escoria de fundiciones o residuos obtenidos calentando elcuarzo. Estos componentes son introducidos entre el 35 hasta el 80%. El porcentaje de estos materiales puede ser particularmente elevado, siendo que se origina a partir de silicatos, es un material potencialmente hidrulico. sta debe sin embargo ser activada en un ambiente alcalino, es decir en presencia de iones OH-. Es por este motivo que debe estar presente por lo menos un 20% de cemento Portland normal. Por los mismos motivos que el cemento puzolnico, el cemento siderrgico tiene mala resistencia a las aguas agresivas y desarrolla ms calor durante el fraguado. Otra caracterstica de estos cementos es su elevada alcalinidad natural, que lo rinde particularmente resistente a la corrosin atmosfrica causada por los sulfatos.Tiene alta resistencia qumica, de cidos y sulfatos, y una alta temperatura al fraguar.Cemento de fraguado rpidoElcemento defraguadorpido, tambin conocido como "cemento romano prompt natural", se caracteriza por iniciar el fraguado a los pocos minutos de su preparacin con agua. Se produce en forma similar al cemento Portland, pero con el horno a una temperatura menor (1.000 a 1.200C).1Es apropiado para trabajos menores, de fijaciones y reparaciones, no es apropiado para grandes obras porque no se dispondra del tiempo para efectuar una buena colada. Aunque se puede iniciar el fraguado controlado mediante retardantes naturales (E-330) como el cido ctrico, pero aun as si inicia el fraguado aproximadamente a los 15 minutos (a 20C). La ventaja es que al pasar aproximadamente 180 minutos de iniciado del fraguado, se consigue una resistencia muy alta a la compresin (entre 8 a 10 MPa), por lo que se obtiene gran prestacin para trabajos de intervencin rpida y definitivos. Hay cementos rpidos que pasados 10 aos, obtienen una resistencia a la compresin superior a la de algunos hormigones armados (mayor a 60 MPa).Cemento aluminosoElcemento aluminosose produce principalmente a partir de labauxitacon impurezas dexido de hierro(Fe2O3),xido de titanio(TiO2) yxido de silicio(SiO2). Adicionalmente se agregaxido de calcioo biencarbonato de calcio. El cemento aluminoso tambin recibe el nombre de cemento fundido, pues la temperatura del horno alcanza hasta los 1.600C, con lo que se alcanza la fusin de los componentes. El cemento fundido es colado en moldes para formar lingotes que sern enfriados y finalmente molidos para obtener el producto final.El cemento aluminoso tiene la siguiente composicin de xidos: 35-40% xido de calcio 40-50% xido de aluminio 5% xido de silicio 5-10% xido de hierro 1% xido de titanioSu composicin completa es: 60-70% CaOAl2O3 10-15% 2CaOSiO2 4CaOAl2O3Fe2O3 2CaOAl2O3SiO2Por lo que se refiere al xido de silicio, su presencia como impureza tiene que ser menor al 6%, porque el componente al que da origen, es decir el (2CaOAl2O3SiO2) tiene pocas propiedades hidrfilas (poca absorcin de agua).REACCIONES DE HIDRATACINCaOAl2O3+10H2O CaOAl2O310H2O(cristales hexagonales)2(CaOAl2O3)+11H2O 2CaOAl2O38H2O + Al(OH)3(cristales + gel)2(2CaOSiO2)+ (x+1)H2O 3CaO2SiO2xH2O + Ca(0H)2(cristales + gel)Mientras el cemento Portland es un cemento de naturaleza bsica, gracias a la presencia de cal Ca(OH)2, el cemento aluminoso es de naturaleza sustancialmente neutra. La presencia del hidrxido de aluminio Al(OH)3, que en este caso se comporta como cido, provocando la neutralizacin de los dos componentes y dando como resultado un cemento neutro.El cemento aluminoso debe utilizarse en climas fros, con temperaturas inferiores a los 30C. En efecto, si la temperatura fuera superior, la segunda reaccin de hidratacin cambiara y se tendra la formacin de 3CaOAl2O36H2O (cristales cbicos) y una mayor produccin de Al(OH)3, lo que llevara a un aumento del volumen y podra causar fisuras.

Propiedades generales del cemento Buena resistencia al ataque qumico. Resistencia a temperaturas elevadas. Resistencia inicial elevada que disminuye con el tiempo. Se ha de evitar el uso de armaduras. Con el tiempo aumenta la porosidad. Uso apropiado para bajas temperaturas por ser muy exotrmico.Est prohibido el uso de cemento aluminoso en hormign pretensado. La vida til de las estructuras de hormign armado es ms corta.El fenmeno de conversin (aumento de la porosidad y cada de la resistencia) puede tardar en aparecer en condiciones de temperatura y humedad baja.El proyectista debe considerar como valor de clculo, no la resistencia mxima sino, el valor residual, despus de la conversin, y no ser mayor de 40 N/mm2.Se recomienda relaciones A/C 0,4, alta cantidad de cemento y aumentar los recubrimientos (debido al pH ms bajo).Propiedades fsicas del cemento de aluminato de calcio Fraguado: Normal 2-3 horas. Endurecimiento: muy rpido. En 6-7 horas tiene el 80% de la resistencia. Estabilidad de volumen: No expansivo. Calor de hidratacin: muy exotrmico.

AGUAElagua, considerada como materia prima para la confeccin y el curado delhormigndebe cumplir con determinadas normas de calidad. Las normas para lacalidad del aguason variables de pas a pas, y tambin pueden tener alguna variacin segn el tipo de cemento que se quiera mezclar. Las normas que se detallan a continuacin son por lo tanto generales. Esta deber ser limpia y fresca hasta donde sea posible y no deber contener residuos deaceites,cidos,sulfatosdemagnesio,sodioycalcio(llamados lcalis blandos) sales,limo, materias orgnicas u otras sustancias dainas y estar asimismo exenta dearcilla, lodo y algas.Los lmites mximos permisibles de concentracin de sustancias en el agua1son los siguientes:

SustanciasyPHLmite mximo

Cloruros300ppm

Sulfatos200 ppm

Sales de magnesio125 ppm

Sales solubles300 ppm

Slidos en suspensin10 ppm

Materia orgnica expresada en oxgeno consumido0.001 ppm

Ph6 < pH < 8

ARENALaarena,agregado finoorido finose refiere a la parte del rido o material cermico inerte que interviene en la composicin del concreto armado.ComposicinEl agregado fino consistir en arena natural proveniente de canteras aluviales o de arena producida artificialmente. La forma de las partculas deber ser generalmente cbica o esfrica y razonablemente libre de partculas delgadas, planas o alargadas. La arena natural estar constituida por fragmentos de roca limpios, duros, compactos, durables.En la produccin artificial del agregado fino no deben utilizarse rocas que se quiebren en partculas laminares,1planas o alargadas, independientemente del equipo de procesamiento empleado.

CalidadEn general, el agregado fino o arena deber cumplir con los requisitos establecidos en la norma,es decir, no deber contener cantidades dainas dearcilla,limo,lcalis,mica, materiales orgnicos y otras sustancias perjudiciales.El mximo porcentaje en peso de sustancias dainas no deber exceder de los valores siguientes, expresados en porcentaje del peso:

SustanciaNormaLmite mximo (%)

Material que pasa por el tamiz n 200(ASTMC 117)3%

Materiales ligeros(ASTM C 123)1%

Grumos de arcilla(ASTM C 142)3%

Total de otras sustancias dainas(como lcalis, mica, limo)-2%

Prdida pormeteorizacin(ASTM C 88, mtodo Na2SO4)10%

GranulometraEl agregado fino deber estar bien gradado entre los lmites fino y grueso y deber llegar tener lagranulometrasiguiente:Tamiz U.S.StandardDimensin de la malla (mm)Porcentaje en peso que pasa

N 3/89,52100

N 44,7595 - 100

N 82,3680 - 100

N 161,1850 - 85

N 300,6025 - 60

N 500,3010 - 30

N 1000,152 - 10

Mdulo de fineza o finuraAdems de los lmites granulomtricos indicados arriba, el agregado fino deber tener unmdulo de finuraque no sea menor de 2,3 ni mayor de 3.1.Se utilizan cernidores calibrados para medir el grado de granulometra. En trminos de mecnica de suelos, ambas palabras son sinnimas para indicar este valor.

bliografa T. William Lambe. Robert V. Whitman. Mecnica de suelos. Editora Limusa. Mexico. 1997.ISBN 968-18-1894-6

GRAVALagravaoagregado gruesoes uno de los principales componentes delhormign aramado o concreto armado, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparacin de estructuras de hormign.

COMPOCICONEl agregado grueso estar formado por roca o grava triturada obtenida de las fuentes previamente seleccionadas y analizadas enlaboratorio, para certificar su calidad. El tamao mnimo ser de 4,8 mm. El agregado grueso debe ser duro, resistente, limpio y sin recubrimiento de materiales extraos o de polvo, los cuales, en caso de presentarse, debern ser eliminados mediante un procedimiento adecuado, como por ejemplo el lavado.La forma de las partculas ms pequeas del agregado grueso de roca o grava triturada deber ser generalmente cbica y deber estar razonablemente libre de partculas delgadas, planas o alargadas en todos los tamaos. CALIDADEn general, el agregado grueso deber estar de acuerdo con la normaASTMC 33 (El uso de la norma est sujeto de acuerdo al pas en el cual se aplique la misma ya que las especificaciones de cada una de estas varan de acuerdo con la regin o pas). Los porcentajes de sustancias dainas en cada fraccin del agregado grueso, en el momento de la descarga en la planta de concreto, no debern superar los siguientes lmites:

SustanciaNormaLmite mximo (%)

Material que pasa por el tamiz No. 200(ASTM C 117)Mx. 0.5

Materiales ligeros(ASTM C 123)Mx. 1

Grumos de arcilla(ASTM C 142)Mx. 0.5

Otras sustancias dainas-Mx. 1

Prdida por intemperismo(ASTM C 88, mtodo Na2SO4)Mx. 12

Prdida por abrasin en la mquina de Los ngelesASTM C 131 y C 535Mx. 40

GRANULOMETRAEl agregado grueso debe estar bien gradado entre los lmites fino y grueso y debe llegar a laplanta de concretoseparado en tamaos normales cuyasgranulometrasse indican a continuacin:Tamiz U.S.StandardDimensin de la malla (mm)Porcentaje en peso que pasa por los tamices individuales

--19 mm38 mm51 mm

2"50-100100

1"38-95-10095-100

1"25100-35-70

3/4"1990-10035-70-

"13--10-30

3/8"1020-5510-30-

N 44.80-100-50-5

N 82.40-5--

TAMAOA menos que especficamente se indique lo contrario, el tamao mximo del agregado que deber usarse en las diferentes partes de la obra ser:Tamao mximoUso general

51 mm (2")Estructuras de concreto en masa: muros, losas y pilares de ms de 1m de espesor.

38 mm (1")Muros, losas, vigas, pilares, etc., de 30cm a 1m de espesor.

19 mm (3/4)Muros delgados, losas, alcantarillas, etc., de menos de 30 cm de espesor.

No se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades fsico-qumicas con la adicin de carbono y dems elementos.

La gran variedad de aceros llev a Siemens a definirlo como un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia.

Por la variedad y disponibilidad de los elementos primordiales que abundan en la naturaleza ayudan facilitando de su produccin en cantidades industriales, los aceros son las aleaciones ms utilizadas en la construccin de maquinarias, herramientas, edificios y obras pblicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnolgico de las sociedades industriales

1.6. COMPOSICIN QUMICA DEL ACERO:

Es una aleacin de diversos elementos, entre ellas estn el carbono, magnesio, silicio, cromo, nquel y vanadio.

El carbono: es el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono la dureza, la resistencia, la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductibilidad y la tenacidad.El magnesio es adicionado en forma de ferro magnesio, aumenta la forjabilidad del acero, su templacidad y resistencia al impacto, as como disminuye en su ductibilidad.El silicio se adiciona en proporciones que varan de 0.05% a 0.5%. Se incluye en la aleacin para propsitos de oxidacin, pues se combinan con oxgeno disuelto en la mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasin y a la templacidad.

El nquel mejora la resistencia al impacto y calidad superficial.

El vanadio mejora la templacidad.

El fsforo, al igual que el Azufre, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensin y mejorar la maquinabilidad; pero reduce la ductilidad y la resistencia al impacto.

COMPOSICION

AleacinCantidad

Hierro92%

Carbono3 o 4%

Silicio3%

Magnesio0.25 al 2.5%

Fosforo y algunas partculas de Azufre2%

1.7. TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO:

El proceso bsico para endurecer el acero mediante tratamiento trmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850 C, y despus enfriarlo con rapidez sumergindolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante eltemple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad. El objetivo fundamental del proceso de tratamiento trmico es controlar la cantidad, tamao, forma y distribucin de las partculas de cementita contenidas en la ferrita,que a su vez determinan las propiedades fsicas del acero. Hay muchas variaciones del proceso bsico. Los ingenieros metalrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la ltima fase del enfriamiento, y que la transformacin se ve acompaada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rpido. Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del bao de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuacin se enfra despacio en el aire.

En el mar templado, el acero se retira del bao en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un bao de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su seccin transversal. Despus se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formacin de la martensita, que en la mayora de los aceros va desde unos 300 C hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfra en un bao de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese bao hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final. Hay tambin otros mtodos de tratamiento trmico para endurecer el acero. En la cementacin, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.

ACERO

I.- GENERALIDADES DEL ACERO

1.1. DEFINICIN DEL ACERO:

El acero es una aleacin de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 3.5% que le otorga mayor resistencia y pureza, alcanzando normalmente porcentajes entre el0.2% y el 0.3% para aceros de bajo carbono, que son los utilizados para las construcciones. Porcentajes mayores al 3.5% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser frgiles y no poderse forjar, se moldean. Algunas veces otros elementos de aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados.

No se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades fsico-qumicas con la adicin de carbono y dems elementos.

La gran variedad de aceros llev a Siemens a definirlo como un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia.

Por la variedad y disponibilidad de los elementos primordiales que abundan en la naturaleza ayudan facilitando de su produccin en cantidades industriales, los aceros son las aleaciones ms utilizadas en la construccin de maquinarias, herramientas, edificios y obras pblicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnolgico de las sociedades industriales.

1.2. RESEA HISTRICA:

Los metales inician su historia cuando el hombre se siente atrado por su brillo y se da cuenta de que golpendolos puede darles forma y fabricar as utensilios tan necesarios para su supervivencia.

En el ao 3000 a C., los arquelogos descubrieron en Egipto los primeros utensilios de este metal Tambin se sabe que antes de esa poca se empleaban adornos de hierro.

En el ao 1500 a. C., fue descubierto en Medzamor el hierro para uso industrial, cerca de Erevn, capital de Armenia y del monte Ararat. La tecnologa del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundindose extensamente hacia el ao 1200 a. C.

Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbn vegetal en recipientes de arcilla durante varios das, con lo que el hierro absorba suficiente carbono para convertirse en acero autntico.

Hacia el 1.000 a.C. se fabricaba acero en el Prximo y Medio Oriente y en la India. Despus de forjar el hierro con martillos, los artesanos endurecan la superficie de sus herramientas y armas calentndolas en carbn de lea al rojo vivo.

En el ao 400 a. C. armas como la falcata fueron producidas en la pennsula Ibrica. El acero wootz fue producido en India y en Sri Lanka desde aproximadamente el ao300 a. C.

Este temprano mtodo utilizaba un horno de viento, soplado por los monzones (viento que sopla en el sureste de Asia).

La China antigua bajo la dinasta Han, entre el 202 y el 220 d. C., cre acero al derretir hierro forjado junto con hierro fundido (El fundido sin refinar), obteniendo as el mejor producto de carbn intermedio, el acero, en torno al siglo I a. C. Junto con sus mtodos originales de forjar acero, los chinos tambin adoptaron los mtodos de produccin para la creacin de acero wootz, una idea trada de India a China hacia el siglo V.

El acero crucible basado en distintas tcnicas de producir aleaciones de acero empleando calor lento y enfriando hierro puro y carbn, fue producido en Merv entre el siglo IX y el siglo X.

En China, bajo la dinasta Song del siglo XI, hay evidencia de la produccin de acero empleando dos tcnicas: una de un mtodo "berganesco" que produca un acero de calidad inferior por no ser homogneo, y un precursor del moderno mtodo Bessemer el cual utilizaba una des carbonizacin a travs de repetidos forjados bajo abruptos enfriamientos.

En 1740, el ingls Benjamn Huntsman redescubri el procedimiento indio por casualidad, al calentar una mezcla de hierro y una cantidad cuidadosamente medida de carbn vegetal en un crisol. Pese a la invencin de otros procedimientos, sigui prefirindose el mtodo del crisol para obtener acero de alta calidad.

En 1856, el inventor ingls Henry Bessemer patent un mtodo ms barato para fabricar acero en serie. Bessemer construy un recipiente cnico de acero forrado de ladrillos refractarios que se llam convertidor (se retira las impurezas del hierro mediante la oxidacin que surge por la elevacin de la temperatura de la masa de hierro, producida por aire en el hierro fundido). El hierro fundido se verta en el convertidor situado en posicin vertical, y se haca pasar aire a travs de orificios abiertos en la base. El "soplado", que duraba unos veinte minutos, resultaba espectacular. El primer acero fabricado por este mtodo era quebradizo por culpa del oxgeno absorbido.

En 1858, los hermanos Siemens patentaron un horno de solera para acero que incorporaba sus pre-calentadores o "regeneradores". Pero no tuvo xito hasta que lo mejoraron dos hermanos franceses, Pierre y Emile Martn, en 1864.

En 1948: Proceso del oxgeno bsico. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios pases con oxgeno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El xito se logr en Austria, cuando una fbrica de acero situada cerca de la ciudad de Linz y de Donawitz desarroll el proceso del oxgeno bsico o L- D.

En 1950: Fundicin contina: En el mtodo tradicional de moldeo, el acero fundido del horno se vierte en moldes o lingotes y se deja enfriar. Luego se vuelven al calentar los lingotes hasta que se ablandan y pasan a trenes de laminado, donde se reducen a planchas de menor tamao para tratamientos posteriores.

Hoy en da los arquitectos realizan sus diseos contemplando el uso intensivo del acero, tratando de crear nuevas formas y lograr volmenes a la vez caprichosos y funcionales. Toman las bondades del metal como un reto para su imaginacin. Si algunas veces llegan al lmite de la creatividad al proyectar y construir enormes rascacielos con el acero como material principal, en otras ocasiones debe recurrir al acero por necesidad, como en la construccin de enormes puentes requeridos para superar obstculos naturales.

Ms all de la monumentalidad, en sus aplicaciones para la industria de la construccin el acero es un material cotidiano, verstil y amigable, que cada da encuentra nuevos y variados usos a partir del desarrollo de productos con propiedades mejoradas, acabados y formas diferentes, nuevas aleaciones y recubrimientos.

1.3. TIPOS:

Los aceros se clasifican en cinco grupos principales:

Aceros al carbono Aceros aleados Aceros de baja aleacin ultra resistente Aceros inoxidables Aceros de herramientas.

1.3.1. ACEROS AL CARBONO:

El acero al carbono, constituye el principal producto de los aceros que se producen, estimando que un 90% de la produccin total producida mundialmente corresponde a aceros al carbono. Estos aceros son tambin conocidos como aceros de construccin, La composicin qumica de los aceros al carbono es

compleja, adems del hierro y el carbono que generalmente no supera el 1%, hay en la aleacin otros elementos necesarios para su produccin, tales como silicio y manganeso.

El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la traccin, incrementa el ndice de fragilidad en fro y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.

1.3.2. ACEROS ALEADOS:

Estos aceros estn compuestos por una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.

1.3.3. ACEROS DE BAJA ALEACIN ULTRA RESISTENTES:

Es la familia de aceros ms reciente de las cinco. Estos aceros son ms baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleacin. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que haceque su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la fabricacin de vagones porque al ser ms resistente, sus paredes son ms delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Adems, al pesar menos, tambin se pueden cargar con un mayor peso. Tambin se emplea para la fabricacin de estructuras de edificios.

1.3.4. ACEROS INOXIDABLES:

Estos aceros contienen cromo, nquel, y otros elementos de aleacin que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidacin. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas extremas.

Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. Tambin se emplean mucho para tuberas, depsitos de petrleo y productos qumicos por su resistencia a la oxidacin y para la fabricacin de instrumentos quirrgicos o sustitucin de huesos porque resiste a la accin de los fluidos corporales.

Adems se usa para la fabricacin de tiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fcil de limpiar.

1.3.5. ACEROS DE HERRAMIENTAS:

Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de mquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleacin que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.

1.4. CLASES:

1.4.1. EN BARRAS LISAS Y PERFILES:

Productos laminados en caliente de diversas secciones transversales que tienen en comn las siguientes caractersticas: la altura h, es igual o mayor de 80mm; las superficies del alma se empalman con las caras interiores de las alas; las alas son generalmente simtricas y de igual ancho; las caras exteriores de las alas son paralelas; las alas pueden ser de espesor decreciente desde el alma hacia los bordes, en este caso los perfiles se denominan de "alas inclinadas", o de espesor uniforme las que se denominan de alas paralelas.

a) ngulos de Alta Resistencia Grado 50:

Producto de acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en ngulo recto.

b) ngulos Estructurales:

Producto de acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en ngulo recto.

c) Barras Calibradas:

Barra de acero laminado en caliente y calibrado en fro; se caracterizan por su alta exactitud dimensional y buena calidad superficial.

d) Barras Cuadradas:

Producto de acero laminado en caliente de seccin cuadrada.

e) Barras Cuadradas Ornamentales:

Producto de acero laminado en caliente de seccin cuadrada de lados cncavos, que lo convierte en un elemento decorativo de gran belleza.

f) Barras Hexagonales:Producto laminado en caliente de seccin hexagonal, de superficie lisa.

g) Barras Redondas Lisas:Producto laminado en caliente de seccin circular, de superficie lisa.

1.4.2. BARRAS DE CONSTRUCCIN:

Barras de acero de seccin redonda con la superficie estriada, o con resaltes, para facilitar su adherencia al concreto al utilizarse en la industria de la construccin. Se fabrican cumpliendo estrictamente las especificaciones que sealan el lmite de fluencia, resistencia a la traccin y su alargamiento. Las especificaciones sealan tambin las dimensiones y tolerancias. Se les conoce como barras para la construccin, barras deformadas y en Venezuela con el nombre de cabillas. Las barras para construccin se identifican por su dimetro, que puede ser en pulgadas o milmetros. Las longitudes usuales son de 9 y 12 metros de largo.

a) Fierro Corrugado ASTM A706:

Barras de acero micro aleado de alta ductilidad, rectas de seccin circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

b) Fierro Corrugado ASTM A615-GRADO 60:

Barras de acero rectas de seccin circular, con resaltes Hi-bond de alta adherencia con el concreto.

c) Corrugado 4.7 mm:Varillas de acero corrugadas obtenidas por laminado en fro.

d) Nuevos Estribos Corrugados:Para Columnas y vigas

1.4.3. ALAMBRONES Y DERIVADOS:

Redondos que son laminados en caliente a partir de palanquillas, a una seccin recta aproximadamente redonda en rollos de una longitud contina. Los productos en barras pueden haber sufrido una deformacin en fro controlada, por ejemplo un estirado o torzonado alrededor de su eje longitudinal.

a) Alambre Negro Recocido:

Es un alambre de acero de bajo carbono, obtenido por traficacin y con posterior tratamiento trmico de recocido que le otorga excelente ductilidad y maleabilidad, conservando suficiente resistencia mecnica para trabajar.

b) Alambrn Liso para Construccin:

Es un producto laminado en caliente de seccin circular y de superficie lisa.

c) Alambrn para Trefilera:

Producto de acero fabricado por laminacin en caliente, de seccin circular y de superficie lisa.

1.5. ESTRUCTURA DEL ACERO:

Las propiedades fsicas 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.

a) La ferrita:

Blanda y dctil, es hierro con pequeas cantidades de carbono y otros elementos en disolucin.

b) La cementita:

Un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza.

c) 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. Al elevarse la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en una forma alotrpica de aleacin de hierro y carbono conocida como austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfra despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y perlita, pero si el enfriamiento es repentino la austenita se convierte en martensita, una modificacin alotrpica de gran dureza similar a la ferrita pero con carbono en solucin slida.

1.6. COMPOSICIN QUMICA DEL ACERO:

Es una aleacin de diversos elementos, entre ellas estn el carbono, magnesio, silicio, cromo, nquel y vanadio.

El carbono: es el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono la dureza, la resistencia, la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductibilidad y la tenacidad.El magnesio es adicionado en forma de ferro magnesio, aumenta la forjabilidad del acero, su templacidad y resistencia al impacto, as como disminuye en su ductibilidad.El silicio se adiciona en proporciones que varan de 0.05% a 0.5%. Se incluye en la aleacin para propsitos de oxidacin, pues se combinan con oxgeno disuelto en la mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasin y a la templacidad.

El nquel mejora la resistencia al impacto y calidad superficial.

El vanadio mejora la templacidad.

El fsforo, al igual que el Azufre, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensin y mejorar la maquinabilidad; pero reduce la ductilidad y la resistencia al impacto.

COMPOSICION

AleacinCantidad

Hierro92%

Carbono3 o 4%

Silicio3%

Magnesio0.25 al 2.5%

Fosforo y algunas partculas de Azufre2%

1.7. TRATAMIENTO TRMICO DEL ACERO:

El proceso bsico para endurecer el acero mediante tratamiento trmico consiste en calentar el metal hasta una temperatura a la que se forma austenita, generalmente entre los 750 y 850 C, y despus enfriarlo con rapidez sumergindolo en agua o aceite. Estos tratamientos de endurecimiento, que forman martensita, crean grandes tensiones internas en el metal, que se eliminan mediante eltemple o el recocido, que consiste en volver a calentar el acero hasta una temperatura menor. El temple reduce la dureza y resistencia y aumenta la ductilidad y la tenacidad. El objetivo fundamental del proceso de tratamiento trmico es controlar la cantidad, tamao, forma y distribucin de las partculas de cementita contenidas en la ferrita,que a su vez determinan las propiedades fsicas del acero. Hay muchas variaciones del proceso bsico. Los ingenieros metalrgicos han descubierto que el cambio de austenita a martensita se produce en la ltima fase del enfriamiento, y que la transformacin se ve acompaada de un cambio de volumen que puede agrietar el metal si el enfriamiento es demasiado rpido. Se han desarrollado tres procesos relativamente nuevos para evitar el agrietamiento. En el templado prolongado, el acero se retira del bao de enfriamiento cuando ha alcanzado la temperatura en la que empieza a formarse la martensita, y a continuacin se enfra despacio en el aire.

En el mar templado, el acero se retira del bao en el mismo momento que el templado prolongado y se coloca en un bao de temperatura constante hasta que alcanza una temperatura uniforme en toda su seccin transversal. Despus se deja enfriar el acero en aire a lo largo del rango de temperaturas de formacin de la martensita, que en la mayora de los aceros va desde unos 300 C hasta la temperatura ambiente. En el austemplado, el acero se enfra en un bao de metal o sal mantenido de forma constante a la temperatura en que se produce el cambio estructural deseado, y se conserva en ese bao hasta que el cambio es completo, antes de pasar al enfriado final. Hay tambin otros mtodos de tratamiento trmico para endurecer el acero. En la cementacin, las superficies de las piezas de acero terminadas se endurecen al calentarlas con compuestos de carbono o nitrgeno. Estos compuestos reaccionan con el acero y aumentan su contenido de carbono o forman nitruros en su capa superficial.

1.8. PROPIEDADES DEL ACERO:

4450 kg/cm2 Lmite de fluencia (fy) 5100 kg/cm2

Resistencia a la traccin: 6450 kg/cm2

1.8.1. PROPIEDADES FSICAS DEL ACERO: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 genricas:

Su densidad media es de 7850 kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presentafrecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375 C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto las aleaciones autnticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650 C. Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000 C.

1.8.2. PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO

Tenacidad:Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras (resistencia al impacto). El acero es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

Ductilidad:Es relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = t L, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2 105 (es decir = 0,000012).El acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina hormign armado.

Maleable:Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao.

Resistencia al desgaste:Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

Maquinabilidad:Es la facilidad que posee un material que permitir el proceso de mecanizado. Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico.

Dureza:La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.

Conductividad elctrica:Posee una alta conductividad elctrica en las lneas areas de alta tensin se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalacin.

1.8.3. PROPIEDADES TRMICAS:

Conductividad elctrica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l la corriente elctrica. Este fenmeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal.

Conductividad trmica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad trmica k nos da la cantidad de calor que pasara a travs de un determinado metal en funcin de su espesor y seccin.

Dilatacin: Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.

1.8.4. PROPIEDADES QUMICAS.

La actividad qumica del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo tambin en menor medida de la temperatura y zonas de contacto. Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidacin y corrosin.

Oxidacin:

La oxidacin se produce cuando se combina el oxigeno del aire y el metal. La oxidacin es superficial, producindose en la capa ms externa del metal y protegien- do a las capas interiores de la llamada oxidacin total. El xido no es destructivo.

Corrosin:

Se considera corrosin a toda accin que ejercen los diversos agentes qumicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto. Cuando es producida por el oxgeno y usando como catalizador el agua, la corrosin es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destruccin.

Corrosin general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad.

Corrosin intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.

Corrosin localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.

1.9. CARACTERSTICAS DEL ACERO:

1.9.1. CARACTERSTICAS POSITIVAS DEL ACERO:

Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun as siguen manteniendo su eficacia.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 rectasForjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseadaAlta resistencia mecnica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecnica al someterlos a esfuerzos de traccin y compresin y lo soportan por la contribucin qumica que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a traccin y a compresin evaluando su lmite elstico y el esfuerzo de rotura.Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

1.9.2. CARACTERSTICAS NEGATIVAS DEL ACERO:

Oxidacin: Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultneamente y se puede producir corrosin 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, por lo que es preferible utilizar aceros al nquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fbricas de combustible o plsticos con este tipo de material. Estas dos desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilizacin de los materiales y el mantenimiento que se les d a los mismos.

CAPITULO II:

UTILIZACION DELACERO

II.- UTILIZACIN DEL ACERO

2.1.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS:

2.1.1.- VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL:

Para su uso en construccin, el acero se distribuye en perfiles, siendo stos de diferentes caractersticas segn su forma y dimensiones y debindose usar especficamente para una funcin concreta, ya sean vigas o pilares.

Alta resistencia:

La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que ser poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros. Uniformidad:

Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. Durabilidad:

Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Ductilidad:

La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensin. La naturaleza dctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando as fallas prematuras. Tenacidad:

Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energa en grandes cantidades se denomina tenacidad.

Otras ventajas importantes del acero estructural son:

Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.

Rapidez de montaje.

Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaos y formas.

Resistencia a la fatiga.

Posible rehso despus de desmontar una estructura.

2.1.2.- DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCIN:

Resistencia a la corrosin:

La corrosin es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidacin hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosin mejorada como los aceros de construccin corten aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.

Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosin al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse peridicamente.Costo de la proteccin contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios.Susceptibilidad al pandeo.- Entre ms largos y esbeltos sean los miembros a compresin, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy econmico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer ms rgidas las columnas contra el posible pandeo.

2.2.- USOS DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES:

Una relacin completa sera imposible: desde el objeto ms corriente hasta el instrumento ms sofisticado, desde lo microscpico (piezas menores de un gramo en los micro motores de relojes elctricos) hasta lo gigantesco (cubas de metanero, capaces de alojar el volumen del arco del triunfo), el acero esta en el origen de la infinidad de productos elaborados por la industria humana.

En la construccin de puentes o de edificios:

El acero puede tener mltiples papeles. Sirve para armar el hormign, reforzar los cimientos, transportar el agua, el gas u otros fluidos. Permite igualmente formar el armazn de edificios, sean estos de oficinas, escuelas, fabricas, residenciales o polideportivos. Y tambin vestirlos (fachadas, tejados). En una palabra, es el elemento esencial de la arquitectura y de la esttica de un proyecto. En el sector de la automocin:

Este sector constituye el segundo mercado acero, despus de la construccin y las obras publicas. Chasis y carroceras, piezas de motor, de la direccin o de la transmisin, instalaciones de escape, carcasas de neumticos, el acero representa del 55 al 70% del peso de un automvil. En la comunicacin:

Los componentes electrnicos utilizados en la informtica o en las telecomunicaciones, as como los elementos funcionales del tubo de los televisores en colero, son piezas delicadas con exigencias particulares: por ello, se fabrican en aleaciones adaptadas a cada caso. En la energa:

El petrleo y la industria nuclear requieren infraestructuras, equipos y redes de conductos de fluidos muy especficos. El acero se muestra como un material clave en este mundo que, como la industria qumica, debe hacer frente a numerosos desafos: medios altamente corrosivos, altas temperaturas, condiciones mecnicas altamente exigentes.

2.3.- EMPRESAS QUE FABRICAN ACERO:

En el mercado local existen actualmente dos principales productores de acero:

2.3.1.- ACEROS AREQUIPA:

1964: Fue fundada en la ciudad de Arequipa su primera planta.

1966: inicia sus operaciones con la produccin y comercializacin de perfiles y barras lisas de acero para la industria metal- mecnica, construccin y de carpintera metlica.

1983: Se inaugur su segunda planta de laminacin en la ciudad de Pisco, al sur de Lima, e incursionamos en la fabricacin de barras corrugadas y alambrones.

1988: La fusin con Laminadora del Pacifico permiti ampliar sus operaciones a la fabricacin de acero en forma de palanquillas, materia prima para los productos laminados en caliente.

1997: Recibi la Certificacin ISO 9002.Actualmente, han adecuado su sistema de calidad a la norma ISO 9001 versin 2000. A fines de 1997, se fusiono con la empresa Aceros Calibrados S.A. A fin de ampliar su portafolio de productos. De esta manera, nace Corporacin Aceros Arequipa.

Para el 2009 est programado concluir la segunda ampliacin de su Planta de Pisco, para incrementar nuevamente u capacidad de produccin, esta vez de 550 mil a 1100 mil toneladas de acero anuales, con una inversin que superara los 280 millones de dlares.

2.3.2.- SIDERPERU (EMPRESA SIDERURGICA DEL PER S.A.A):

Principal empresa de extraccin y la transformacin del hierro en el Per.

Fue el 9 de Mayo de 1956 cuando nace la primera siderrgica del Per, con la con la creacin de la Sociedad de Gestin de la Planta Siderrgica de Chimbote y de la Central Hidroelctrica del Can del Pato (SOGESA)

Posteriormente, el 21 de abril de 1958 fue inaugurada la Planta Siderrgica deChimbote por el Presidente Manuel Prado.

Actualmente Sider Per se encuentra bajo la administracin del grupo Gerdau (inversionistas Brasileos), que a finales del ao 2006, compr ms del 70% de la acciones de la empresa.

Beneficios:

1. Para las viviendas y construcciones del Per, ofrecen gran seguridad frente a los sismos porque cumplen todas las exigencias del Reglamento Nacional de Edificaciones del Per y son fabricadas con la ms avanzada tecnologa, bajo un estricto control de calidad.

2. Sus buenas corrugas aseguran una gran adherencia al concreto haciendo que las construcciones sean ms fuertes.

3. Aceros Arequipa asegura que el 100% de las barras tengan el peso y medidas exactas.

4. Todas las barras estn identificadas con el dimetro y la marca de Aceros Arequipa, lo que facilita su reconocimiento, su compra y uso en las construcciones.

2.4.- NORMA TCNICA PERUANA: Cdigo:NTP 341.031 2008

Ttulo:

HORMIGN (CONCRETO). Barras de acero al carbono con resaltes y lisas para hormign (concreto) armado. Especificaciones. 3a. ed.

Publicado:

2008/01/25

Resumen:

Establece los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben someterse las barras de acero al carbono, con resaltes y lisas para ser usadas como refuerzo en el hormign (concreto). Esta Norma Tcnica Peruana se aplica a las barras de acero.

Reemplaza a:

NTP 341.031 2001

I.C.S:

91.100.30 Hormign y productos de hormign.

2.5.- TRATAMIENTOS DEL ACERO:

2.5.1.- Tratamiento Superficiales:

Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmsfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidacin y corrosin. Muchos tratamientos superficiales estn muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales ms usados son los siguientes:

Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electroltico o mecnico al que se somete a diferentes componentes metlicos. Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidacin y embellecer. Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero. Niquelado: bao de nquel con el que se protege un metal de la oxidacin. Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeas de acero, como la tornillera. Pintura: usado especialmente en estructuras, automviles, barcos, etc.

2.5.2.- Tratamiento Trmico:

Un proceso de tratamiento trmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecnicas de dureza, tenacidad y resistencia mecnica del acero. Los tratamientos trmicos cambian la micro estructura del material, con lo que las propiedades macroscpicas del acero tambin son alteradas.

Los tratamientos trmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composicin qumica son:

Temple Revenido Recocido NormalizadoLos tratamientos termoqumicos son tratamientos trmicos en los que, adems de los cambios en la estructura del acero, tambin se producen cambios en la composicin qumica de la capa superficial, aadiendo diferentes productos qumicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmsferas especiales. Entre los objetivos ms comunes de estos tratamientos estn aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el ncleo ms blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a la corrosin.

2.6.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACERO:

Hay dos tipos de ensayos, unos que pueden ser destructivos y otros no destructivos. Todos los aceros tienen estandarizados los valores de referencia de cada tipo deensayo al que se le somete.

Ensayos no destructivos

Los ensayos no destructivos son los siguientes:

Ensayo microscpico y rugosidad superficial. Microscopios y rugosmetros. Ensayos por ultrasonidos. Ensayos por lquidos penetrantes. Ensayos por partculas magnticas. Ensayo de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers). Mediante durmetros.

Ensayos destructivos

Los ensayos destructivos son los siguientes:

Ensayo de traccin con probeta normalizada. Ensayo de resiliencia. Ensayo de compresin con probeta normalizada. Ensayo de cizallamiento. Ensayo de flexin. Ensayo de torsin. Ensayo de plegado. Ensayo de fatiga.

2.6.1.- Ensayo del acero corrugado:

El ensayo mecnico del acero corrugado consiste en tomar una muestra de barras de acero corrugado en la obra que se est construyendo, trasladarlas a un laboratorio metalrgico y realizar un ensayo completo, segn EHE, para determinar:

seccin media equivalente caractersticas geomtricas del corrugado doblado simple doblado/desdoblado, segn UNE 36068 adherencia, segn UNE 36740 lmite elstico carga de rotura y alargamiento en rotura, segn UNE-EN 10020 identificacin del fabricante, segn UNE 36811 acta de resultados

2.7.- CONSUMO Y PRODUCCION DE ACERO EN EL PERU:

2.7.1.- Consumo de acero en el Per:

El consumo de acero bordea los dos millones de toneladas anuales en Per, de las cuales aproximadamente dos tercios corresponden a productos largos, mientras que el tercio restante a productos planos, inform el presidente de Corporacin Aceros Arequipa, Ricardo Cilloniz.

La demanda de productos largos de acero es principalmente atendida por la produccin local, siendo Aceros Arequipa el lder, mientras que la demanda de productos planos de acero es atendida mayoritariamente por importaciones, declar a la agencia Andina.

Indic que es una incgnita saber cules sern los precios del acero en el mercado local en los meses que restan del 2011 pues ahora existe demasiada volatilidad en el costo de las materias primas que se importan, como la chatarra, mineral de hierro y hierro esponja.

El mundo ha estado con cierta incertidumbre y ahora est mostrando seales ms claras de tranquilidad, sin embargo, an el grupo de los BRIC (Brasil, Rusia, India y China) concentran el 70 por ciento de la produccin mundial de acero, por lo tanto, son los que definen los movimientos del mercado, dijo.

Coment que de acuerdo al contexto actual podra esperarse que ante alguna recuperacin de la economa mundial las materias primas puedan volver a un curso de crecimiento y, al pasar ello, el precio del acero subira.

El acero representa el ocho por ciento del costo total para la construccin de una vivienda en Per, la mano de obra es el 30 por ciento y los acabados pueden llegar a ser el 40 por ciento, detall.

2.7.2.- Produccin de acero:

2.8.- CASUISTICA:

Determine el nmero de varillas y el costo respectivo del acero.

SOLUCION Area: 25.52m x 13.60m = 342.072 m Malla Inferior: 20 cm x 20 cm

Distribuciones

Distribuciones

Ahora: 3 varillas x 68 = 204 varillas

1.6 varillas x 127.6 = 204.16 varillas

Por lo tanto para la malla de 20 cm x 20 cm se emplearan 408.16 varillas

Malla superior: 17.5 cm x 17.5 cm

Distribuciones

Distribuciones

Ahora: 3 varillas x 77.71 = 233.13 varillas

1.6 varillas x 145.83 = 233.328 varillas

Por lo tanto para la malla de 20 cm x 20 cm se emplearan 466.46 varillas

Se concluye que el nmero total de varillas es 874.62

Que por consiguiente es 875 varillas

Precio unitario de la varilla 1/2" es de 29.5 nuevos solesEl gasto para las varillas es de 25812.5 nuevos soles.

2.9.- PROCESO DE PRODUCCION DEL ACERO

El acero nace de la fusin del hierro contenido en diferentes cargas metlicas el carbono y ferroaleaciones lo cuales determinan su estructura molecular.

Pero este proceso no es tan simple como parece.

Las principales cargas metlicas con contenido de hierro utilizadas en la produccin del acero son: el hierro esponja y el acero reciclado fragmentado. Estas cargas metlicas luego se fusionaran con el carbono para producir as el acero.

PROCESO DE REDUCCION DIRECTA:En su planta de reduccin directa ACEROS AREQUIPA produce el hierro esponja, una de las cargas metlicas utilizadas en la produccin del acero. La materia prima para la produccin del hierro esponja es el mineral de hierro, el cual llega en forma de pellets y se almacena en silos junto al carbn y la caliza. Se le denomina hierro esponja porque a los pellets del mineral de hierro se le extrae el oxigeno, convirtindose en un material sumamente liviano.En sus dos modernos hornos rotatorios de reduccin directa ACERO AREQUIPA produce el hierro esponja pero Cmo se extrae el oxigeno de los pellets de mineral de hiero?Veamos el interior del horno. Los pellets junto al carbn y la caliza ingresan a los hornos rotatorios a una velocidad controlada. El interior de los hornos est recubierto con material refractario debido a las altas temperaturas que debe soportar. Por efecto de la combustin se produce monxido de carbono, el cual favorece la reduccin de los pellets. Es decir pierden oxigeno, obtenindose as el hierro esponja, para mantener la combustin se dispone de ventiladores a lo largo de los hornos, los que brindan el aire necesario para la combustin del carbn. El hierro esponja obtenido pasa al enfriador rotatorio, donde se le suministra externamente agua para su refrigeracin.

PROCESO DE FRAGMENTACION DE ACERO RECICLADO:Otra carga metlica con contenido de hierro utilizado en la produccin de acero es el acero reciclado fragmentado. En la zona se acopia el acero reciclado segn su carga residual y su densidad, las cuales son determinadas por una junta calificadora. La compra de acero en desuso viene generando un importante mercado de trabajo en nuestro pas que contribuye adems al cuidado del medio ambiente. El acero reciclado pasa por un proceso de corte y triturado en la planta fragmentadora de ACEROS AREQUIPA.

En el interior de fragmentadora, poderosos martillos reducen el acero reciclado a un tamao optimo, luego a travs de una faja transportadora, el acero reciclado fragmentado pasa por una serie de rodillos magnticos, que selecciona todo lo metlico, los materiales que no lo son, se desvan por otro conducto para su almacenamiento o su cuidadosa eliminacin. Al final el acero reciclado fragmentado se apila en la baha de carga en la espera de su utilizacin. Las cargas metlicas con contenido de hierro y el carbono estn listas para iniciar el gran viaje.

PROCESO DE ACERIA:En la zona de carga se mezclan ambas cargas metlicas con contenido de hierro. Esta mezcla se lleva a la planta de acera para iniciar el proceso de fusin con el carbono y producir as el acero. En la planta de acera se encuentra el horno elctrico (el corazn de toda la planta). Cuando la mezcla de hierro esponja, acero reciclado fragmentado y carbono ingresa al horno, la puerta principal del horno es cubierta por una masa selladora, esto evita el ingreso excesivo de aire y permite mantener mejor el calor. En el interior del horno elctrico la principal energa usada para fundir la carga es la energa elctrica producida por tres electrodos que generan temperaturas por encima de los 3000C-5000C. Tambin se produce energa qumica producto de la oxidacin.

El hierro esponja, el acero reciclado fragmentado y el carbono se funden a1600C obtenindose as el acero lquido. Luego 40 minutos de combustin, el acero lquido pasa al horno cuchara, donde otros tres electrodos realizan el afino, es decir se ajusta a la composicin qumica del acero logrando as la calidad necesaria para el producto.Luego a travs de la buza u orificio ubicado en la base de la cuchara, el acero pasa a la colada continua. Se inicia vertiendo el acero liquido al distribuidor, que reduce la turbulencia del flujo y lleva el acero liquido por 4 lneas de colad, en donde se le da una refrigeracin primaria para solidificarla superficialmente. Luego mediante espray y toberas se realiza la refrigeracin secundaria. Esta barra solidificada es cortada obtenindose as la palanquilla. El producto final de la acera y la materia prima para la laminacin. Todo este proceso es muy importante, porque de l depende la calidad de la palanquilla y del producto final.Los residuos metlicos se reciclan y los residuos no metlicos se envan a las municipalidades cercanas para el asfaltado de pistas.

PROCESO DE LAMINACION:Laminacin en caliente, donde las palanquillas en los diferentes productos largos que existen en el mercado nacional e internacional.La laminacin empieza con el calentamiento en el horno recalentador a una temperatura de trabajo que vara entre 1100C-1200C, de ah pasa al tren de laminacin donde se inicia el estiramiento de la palanquilla a travs de cajas de desbaste y rodillos, formando as las barras y perfiles.

2.10.- PRECIOS:

Maestro:

DimetroEspaciamiento promedio de las deformaciones (mm)Altura promedio de deformaciones (mm)Ancho de cuerda longitudinal (mm)Diametro del mandril(mm) en doblado 180

(in)(mm)

3/812 6.7 0.38 3.620

-- 8.4 0.48 4.625

1/2- 8.9 0.51 4.927

5/8-11.1 0.71 6.135

3/4-13.3 0.97 7.355

1-17.8 1.27 9.790

-8 5.6 0.4 3.220

ProductoDimensionesPrecio(s/.)

Varilla de fierro (AA)6 mm x 9m06.91

Varilla de fierro (AA)8 mm x 9m11.61

Fierro Maestro3/8" x 9m16.18

Varilla de fierro (AA)12 mm x 9m25.86

Fierro Maestro1/2" x 9 m28.84

Varilla de fierro (AA)5/8" x 9m44.81

Varilla de fierro (AA)3/4" x 9m65.10

Varilla de fierro (AA)1" x 9m114.85

Alambre recocido16" - 1Kg05.50

16" - 10kg48.5

8" - 10kg48.5

Estribos6 mm x180mm x180mm21u. -16 s/.

DINO:

Sider Per

ProductoDimensionesPrecio (s/.)

Varilla de fierro6 mm x 9m06.80

3/8" x 9m16.70

3/4" x 9m66.00

1/2" x 9 m29.50

5/8" x 9m46.50

Alambre albail8" - 10kg40.00

16" - 10kg40.00

8" -1kg4.00

2.11.- RESUMEN

ACERO es el nombre que se da a las aleaciones de hierro (Fe) y carbono (C), en las que el conjunto de ambos minerales no sobrepasa el 5%. El acero tambin contiene otros minerales en menor proporcin, como fsforo (P), azufre (S) y nitrgeno (N). Los aceros aleados contienen adems otros elementos como manganeso (Mn), silicio (Si), cromo (Cr), nquel (Ni) y molibdeno (Mo).

Se considera que una aleacin de hierro es acero si contiene menos de un 2% de carbono. El contenido de carbono tiene un efecto fundamental en las propiedades del acero. A medida que crece el contenido de carbono, aumenta la dureza y la resistencia del acero, pero tambin aumenta su fragilidad y disminuye la ductilidad. A menor contenido de carbono, el acero presenta mejor soldabilidad. El acero es un material dctil, maleable, forjable y soldable.

Clasificacin de los aceros en funcin del contenido de carbono: Acero no aleado, el contenido de carbono es inferior al 0,2% Acero de baja aleacin, contiene carbono en cantidad superior al 0,2% y una cantidad total de otros elementos no superior al 5%. Acero de alta aleacin, contiene una cantidad total de otros elementos superior al 5%. En este grupo se encuentran los aceros inoxidables, que contienen un mnimo del10,5% de cromo y un mximo del 1,2% de carbono.

2.12.- LINKOGRAFIAS:

http://www.gualstainless.com/htm/img/products/QuesINOX.pdf (Barcelona - Espaa)

EMPRESA: GUAL STEEL

Gual Steel presenta la calidad J4 de Acero Inoxidable, una alternativa al comn 304,

ofrece una alternativa altamente competitiva en reduccin de costos.

Qu es el Acero Inoxidable?

Los Aceros Inoxidables son un grupo de aceros aleados que presentan una resistencia muy significativa a la corrosin (ello no significa que todos resistan todas las corrosiones).Los Aceros Inoxidables se definen como Aceros que contienen un 10,5% o ms de Cromo. Las pruebas y experimentos realizados indican que un mnimo de 10,5% de cromo es requerido para hacer que el Acero Inoxidable tenga suficiente resistencia a la corrosin. Contrariamente a la creencia popular que el Acero Inoxidable se produce por la presencia de Ni (Nquel), es la presencia del Cromo lo que hace que el Acero sea Inoxidable.

Cmo funciona el Acero Inoxidable?

El Acero Inoxidable es un acero suave con el 10,5% de Cromo en su aleacin como mnimo. Acero suave que cuando se pone en contacto con la atmsfera, empieza a coger herrumbre. La herrumbre del acero es la formacin de xido de hierro y el proceso de oxidacin de cualquier metal se llama corrosin. La corrosin resultante del acero suave no es proyectiva y si este acero suave no est suficientemente protegido (con pintura u otros medios), toda la pieza o componente puede eventualmente empezar a corroerse.Cuando el Acero Inoxidable se expone a la atmsfera, el xido de cromo se forma automticamente en la superficie del Acero Inoxidable debido a la altsima afinidad que tiene el Cromo para combinarse con Oxgeno. Esta capa de xido de cromo es pasiva (qumicamente inerte), tenaz (fuertemente sujeta a la superficie del Acero Inoxidable) y auto renovable.

Esta capa es muy, muy fina, de slo 130 angstrom (1A = 10-10 m) equivalente a valores microscpicos- de espesor y protege la base del Acero Inoxidable de la corrosin. La propiedad de auto renovacin de la capa superficial del metal significa que al renovarla o modificarla (lo que ocurre cuando la superficie se mecaniza o se ralla o cualquier otras accin mecnica), la capa superficial se renueva por s sola. Todo lo que necesitamos para que el Acero Inoxidable sea inoxidable es oxgeno, que como todo el mundo sabe, est presente en el aire de la atmsfera.

Cul es la resistencia a la corrosin de cada tipo de Acero Inoxidable?

La resistencia a la corrosin del Acero Inoxidable se debe al Cromo. Otros elementos como el Molibdeno y el Nitrgeno tambin incrementan la resistencia a la corrosin.

Por qu se aade Nquel al Acero Inoxidable?

La adicin de Nquel mejora el conformado, la soldabilidad y la resistencia a las bajas temperaturas.Las valiosas propiedades que se obtienen con la adicin de Nquel al Acero Inoxidable, son el resultado de la transformacin de les estructuras cristalinas. Hay una forma muy simple para diferenciar un acero inoxidable austentico (es amagntico) con un ferrtico de la serie 400: se pega el imn, es magntico como cualquier otro Acero al Carbono comn, lo que no ocurre con los de la serie 200.Es muy importante tener en consideracin que el Nquel no es el nico elemento que puede crear esta transformacin. El Nitrgeno, el Carbono, el Manganeso y el Cobre pueden conseguir la transformacin que hemos detallado.El efecto de cada uno de estos elementos en la conversin de la estructura BCC en la estructura FCC de los Aceros Inoxidables es la que se da en la frmula de equivalencia con el Nquel:

2.13.- BIBLIOGRAFIA:

Introduccin a la Ciencia de materiales para ingenieros 6 Edicin

James F. Shackelford

Ciencia e Ingeniera de materiales 3 Edicin

William F. Smith

ANEXOS:

Ficha Tcnica de Aceros Arequipa

Ficha Tcnica de Aceros Sider Per

ACEROIng. Civil y AmbientalTECNOLOGIA DE LOS MATERIALES EN LA CONSTRUCCION Pgina 40

Visita a la obra de la construccin de un edificio residencial multifamiliar

TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES EN LA CONSTRUCCIONPgina 42

Ubicado en la Calle Prol. Las Delicias. Urb. Villa del Norte. Lotes 7, 8,9 Mz K