Acero, Ventajas y Desventajas

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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Universitaria MISIÓN SUCRE-INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA CARIPITO Aldea Policía Municipal III Trimestre, Turno fin de semana, sección única.

Contenido de exposición

Materiales y Técnicas de Construcción El ACERO.

Prof. Efraín

Bachilleres: Ramón Guevara Seila Acevedo Edgar Vásquez Liliana Calzadilla Mainelys Bermúdez

Maturín, 17/05/2013

C.I. 10.300.900 25.661.041 19.446.699 20.645.524 20.420.415

Introducción: Con la finalidad de profundizar el conocimiento de los diferentes materiales de construcción, se presenta a continuación algunas referencias sobre el acero que es utilizado como material de construcción, así como para múltiples actividades en la vida diaria.

El Acero: 1. Definición Edgar El acero es una aleación constituida por hierro y carbono. Las propiedades del acero dependen de la cantidad de carbono empleada en el proceso de fabricación. Esta combinación ha producido un material muy versátil empleado en múltiples funciones de las edificaciones (Ambrose, 1998; de Mattos, 2006) El acero, es un material indispensable de refuerzo en las construcciones, muy utilizado debido a su rápida colocación y a sus óptimas propiedades a tracción. Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. 2. Composición del Acero: El acero se origina como resultado de una combinación o aleación de hierro en estado puro con pequeñas cantidades de carbono, cuyas propiedades varían en función de su contenido en carbono y de otros elementos en aleación, tales como el manganeso, el cromo, el silicio o el aluminio, entre otros. Se reconoce que el acero es un producto ferroso cuyo tanto por ciento de carbono está comprendido entre 0.05% y 1.7%. El acero funde entre los 1400 y 1500°C, y se puede moldear con más facilidad que el hierro. 3. Clasificación de los aceros: Los Aceros se pueden clasificar según su estado en que se obtengan:  En estado sólido: ensoldados, batidos o forjados,  En estado liquido: en hierros o aceros de fusión y homogéneos. También se clasifican según su composición química, en:  Aceros originarios,  Aceros al carbono y



Aceros especiales.

La proporción de carbono influye sobre las características del metal. 4. Impurezas del acero Ramón Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades mínimas. Azufre Límite máximo aproximado 0,04%. El azufre forma con el hierro sulfuro, el que conjuntamente con la austenita da lugar a un eutéctico cuyo punto de fusión es bajo y que por lo tanto aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material Fósforo Límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta perjudicial ya sea al disolverse en la ferrita, pues disminuye la ductilidad, como así también por formar PFe3 (Fosfuro de hierro). El fosfuro de hierro forma junto con la austenita y la cementita un eutéctico ternario denominado esteadita el cual es sumamente frágil y posee punto de fusión relativamente bajo, por lo cual aparece en bordes de grano, transmitiéndole al material su fragilidad. 5. Familias de acero Mainelys Se distinguen dos grandes familias de acero: los aceros aleados y los no aleados a. Acero no Aleado El acero que más abunda en Edificación e Ingeniería civil. Contenido:    

1.6% C, Baja cantidad de Mn, Silicio, azufre y fósforo El azufre y fósforo son impurezas. Su cantidad ha de ser < 0.05% Manganeso (Mn), < 1.6%: le da resistencia y pasa a ser un material dúctil a temperaturas bajas.



Silicio: mejora la resistencia, Cantidad ha de ser < 0.6% porque puede ocurrir la fragilidad (Fe3C).

Muchos aceros contienen: 0.2-0.3 % C; 0.3- 0.5% silicio; 0.5-1.0% Mn. Pero presentan deficiencias:   

Baja dureza y por debajo de 21ºC es un material frágil. Bajo límite elástico Baja resistencia a la corrosión

La dureza, puede prever de una catástrofe producida por una concentración de tensiones puntuales. Coste por el material y transporte (debido al peso) aumentan con aceros de bajo límite elástico, por la necesidad de piezas de dimensiones grandes. Los costes de mantenimiento se reducirán si el acero no se Oxida. Se puede mejorar: 1) Pintando, 2) Recubrimiento metálico, 3) Protección catódica, 4) Añadiendo la aleación Cobre o Cromo (el coste de estos aceros es de un 20%, pero no necesita mantenimiento). b. Acero Aleado Unión íntima entre dos o más metales en mezcla homogénea): = 0.6 % silicio, >= 1.6 % manganeso, + algún otro elemento, entre los cuales está: El cobre y el cromo mejoran la corrosión del acero. Un acero con >= 12% Cr, es un acero inoxidable.   

A cantidades altas de niquel (Ni) y manganeso (Mn): acero austenítico (resistencia alta y ductilidad) a todas las temperaturas Aceros con >= %12 Cr, y >= 7% Ni, forman el grupo de acero inoxidable austenítico Pequeñas cantidades de Vanadium hace formar cristales muy pequeños en la microestructura, consiguiendo mejores propiedades

6. Propiedades y Selección del Acero Estructural Liliana El diseño de estructuras está basado en las siguientes propiedades del acero:   

El límite elástico (principalmente) Ductilidad, dureza y otras propiedades (pueden variar según la aplicación de la estructura). La disponibilidad y el coste: según la planta que fabrique el acero que tipo de acero tenga



 

Soldabilidad: La soldabilidad disminuye con la cantidad de carbono. Si el valor Equivalente de Carbono (CEV) > 0.5% la soldabilidad del material es baja. Las condiciones locales: - los ambientes de exposición, Normas

7. Algunos Otros Usos del Acero: El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana. Este se presenta en forma de herramientas y utensilios para el desarrollo y trabajo en diferentes campos que van desde la medicina, la mecánica automotriz hasta la agricultura y muchos más, además en equipos mecánicos y formando parte de electrodomésticos y maquinaria en general. También esta presente como uno de los principales materiales de consumo por parte de los astilleros, pues en grandes medidas los barcos, botes y otros tipos de embarcaciones se forman de acero. Otro campo que hace gran uso de este material es la industria de guerra, en la fabricación de armamento, trasportes y de blindajes.

8. Ventajas y Desventajas del Acero como Material de Construcción: Seila. a. Ventajas del acero como material estructural: 

 

Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en para el diseño de vigas 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 tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía 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 tamaños y formas.  Resistencia a la fatiga que el concreto.  Posible reutilización después de desmontar una estructura. b. Desventajas del acero como material estructural:  Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.  Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios. Además se ha comprobado que por su gran capacidad de conducir calor ha provocado la propagación de incendios, elevando la temperatura de habitaciones donde no hay flamas o chispas de ignición mas por el alto calor conducido ha logrado inflamar otros materiales usuales como madera, tela y otros  Susceptibilidad al pandeo. Es decir entre más esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo.