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Historia de las estructura metálicas a nivel mundial El uso de hierro en la construcción se remonta a los tiempos de la antigua gracia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado. En la edad media se empleaban elementos de hierro en las naves laterales de las catedrales. Pero, en verdad, comienza a usarse el hierro como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabrican en Inglaterra las columnas de fundición de hierro para la construcción de la cámara de los comunes en Londres (Torres Jimenes, 2013). El hierro irrumpe en el siglo xix dando nacimiento a una nueva arquitectura, se erige en protagonista a partir de la revolución industrial, llegando a su auge con la producción estandarizada de piezas. Aparece el perfil "doble t" en 1836, remplazando a la madera y revoluciona la industria de la construcción creando las bases de la fabricación de piezas en serie. Existen tres obras significativas del siglo xix exponentes de esa revolución: la primera es el palacio de cristal, de Joseph Paxton, construida en Londres en 1851 para la exposición universal; esta obra representa un hito al resolver estructuralmente y mediante procesos de prefabricación el armado y desarmado, y establece una relación novedosa entre los medios técnicos y los fines expresivos del edificio. En su concepción establece de manera premonitoria la utilización del vidrio como piel principal de sus fachadas. En esa exposición de parís de 1889, el ingeniero ch. Duter presenta su diseño la calerie des machine, un edificio que descubre las ventajas plásticas del metal con una estructura ligera y mínima que permite alcanzar grandes luces con una transparencia nunca lograda antes. Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo xx es la famosa torre Eiffel (parís, Francia). El metal en la construcción precede al hormigón; estas construcciones poseían autonomía propia complementándose con materiales pétreos, cerámicos, cales, etc. Con la aparición del concreto, nace esta asociación con el metal dando lugar al hormigón armado.

Todas las estructuras metálicas requieren de cimentaciones de hormigón, y usualmente se ejecutan losas, forjados, en este material. Actualmente el uso del acero se asocia a edificios con características singulares ya sea por su diseño como por la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas (estadios) o plantas industriales. Que es una estructura Una Estructura es una configuración de los elementos que conforman un todo. Cada componente de una estructura tiene una función y forma que complementa a la que le sigue y le antecede. Estructura es un término abstracto, orientado a la aplicación en cualquier campo en el que la organización es un

recurso

elemental

para

el

buen

funcionamiento del todo. La base de una construcción se le considera la estructura más elemental, este concepto puede ser empleado para cualquier descripción, una base incorpora todos los fundamentos necesarios que garantizan la solidez de lo que se construya sobre esta. La estructura puede ser también orden y disciplina, cuando se define un orden para hacer las cosas, un cronograma, un horario o un itinerario, se está diseñando la estructura de un evento cuya premisa debe ser la organización para que las personas o compuestos que lo integran actúen y se comporten de la manera ideal y correcta. El Derecho por su parte es un factor que regula las relaciones entre los hombres, se le considera como elemento regulador y compendio de normas, una estructura reglamentaria que rige las relaciones y las transacciones. La sociedad sigue un comportamiento que lo determina el comercio, el trabajo, el transporte, la vida en general. Estudios sociológicos y demográficos indican un claro ordenamiento basado en comportamientos culturales y étnicos en los que se basa la norma y la ley. Una estructura de un edificio está compuesta por una base sólida y resistente, a la que inicialmente se le realizaron estudios con los se determinó la garantía para que la estructura no ceda por su propio peso. Luego con metales pesados u hormigón se crean cuadros y formas que se levantan sobre la base para para servir de apoyo a lo que se va a construir.

La estructuración de un plan de trabajo por lo general comprende varias etapas o fases, la primera es la planificación, en la que se determina cuáles son los pasos a seguir, se define por qué y cuales ordenados sistemáticamente son los más eficientes. Luego el proceso de ejecución, en el que la obra opta por su forma analítica, descriptiva y final, para culminar, la etapa de revisión, se realiza una supervisión para determinar si es apto para cumplir con su objeto o necesita una evaluación extrema. Ejemplo de una estructura 

Puentes.



-Edificios.



-Automóviles.



-Monumentos.



-Presas.



-Postes de luz. -Casas.



-Hoteles.



-Estaciones espaciales.

¿Qué es un sistema estructural? Es un ensamblaje de miembros o elementos independientes para conformar un cuerpo único y cuyo objetivo es darle solución (cargas y forma) a un problema civil determinado. La manera de ensamblaje y el tipo de miembro ensamblado definen el comportamiento final de la estructura y constituyen diferentes sistemas estructurales. En algunos casos los elementos no se distinguen como individuales sino que la estructura constituye en sí un sistema continuo como es el caso de domos, losas continuas o macizas y muros, y se analizan siguiendo los conceptos y principios básicos de la mecánica. El sistema estructural constituye el soporte básico, el armazón o esqueleto de la estructura total y él transmite las fuerzas actuantes a sus apoyos de tal manera que se garantice seguridad, funcionalidad y economía. En una estructura se combinan y se juega con tres aspectos: 

Forma



Materiales y dimensiones de elementos



Cargas

¿Qué es el Acero? El acero es una aleación de hierro con una cantidad de carbono que puede variar entre 0,03% y 1,075% en peso de su composición, dependiendo del grado. Acero no es lo mismo que hierro. Y ambos materiales no deben confundirse. El hierro es un metal relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico (dA) de 2,48 Å, con temperatura de fusión de 1535 °C y punto de ebullición 2740 °C. La diferencia principal entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje de carbono: el acero es hierro con un porcentaje de carbono de entre el 0,03% y el 1,075%. El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físicoquímicas, sobre todo su resistencia. Existen muchos tipos de acero según el/los elemento/s que estén presentes. Cada tipo de acero permitirá diferentes aplicaciones y usos, lo que lo hace un material versátil y muy difundido en la vida moderna, donde podemos encontrarlo ampliamente. Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza. El acero se puede reciclar indefinidamente sin perder sus atributos, lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, aeronáutica, industria automotriz, instrumental médico, etc… contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas, pues ningún material logra igualarlo cuando se trata de resistencia al impacto o la fatiga.

¿Es lo mismo hierro que acero? Pues lo cierto es que, exactamente, no lo son. Aunque están muy relacionados. De hecho uno está formado en gran parte del otro. En concreto el acero está compuesto, mayoritariamente, de hierro. Y una vez aclarado esto, quizás lo mejor sea que vayamos por parte y empecemos con el hierro. ¿Qué sabemos del hierro? Para los intereses divulgativos de esta entrada, y desde el punto de vista químico, diremos que el hierro es una sustancia simple que, en condiciones ambientales, se presenta en estado sólido. Se trata de un metal de fórmula Fe (s). Es uno de los siete que el hombre conoce desde la antigüedad. Y de los que no contamos con información fidedigna sobre dónde, cuándo y por quien o quienes fueron descubiertos. En particular del hierro se tienen indicios de su uso, por parte de sumerios y egipcios, desde unos cuatro milenios antes de Cristo. Por si le interesa, estos siete metales conocidos desde la antigüedad son: oro Au (s), plata Ag(s), cobre Cu(s), hierro Fe(s), estaño Sn(s), plomo Pb(s) y mercurio Hg(s). Todos ellos sólidos menos el mercurio, único metal líquido de nuestro planeta.

¿Qué sabemos del acero? También desde el punto de vista químico, diremos que el acero no es una sustancia simple metálica como el hierro, sino una aleación. Es decir, una disolución o mezcla homogénea de hierro y carbono (s), junto con otros metales

en

pequeña

proporción.

Una

composición que le confiere propiedades peculiares. Entre esos metales se cuentan: níquel Ni (s), manganeso Mn (s), cromo Cr (s), vanadio V (s) y wolframio W (s). Como seguro sabe, el acero es un material dúctil, maleable, relativamente frágil, más duro que el hierro, muy elástico y tenaz. Unas propiedades muy interesantes para el hombre. De ahí que esté muy presente en muchos utensilios de nuestra vida cotidiana, como estructuras, maquinaria, herramientas, vehículos pesados, material rodante, barcos, etcétera. Luego ya lo sabe. El hierro es un metal, mientras que el acero es una aleación de hierro y carbono fundamentalmente Tipos de Acero en construcción 

Acero Inoxidable

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Acero Corten

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Acero Corrugado

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Acero Galvanizado

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Acero Inoxidable

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Acero Laminado

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Acero al Carbono

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Acero de Aleación

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Acero Dulce

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Acero Efervescente

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Acero Estirado en Frío

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Acero Estructural

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Acero Intemperizado

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Acero Suave

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Acero NegrO

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Ejecución de Estructuras Metálicas

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Pernos de Anclaje

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Laminados en Caliente

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Ductilidad

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El Acero en la Construcción

Principales propiedades del acero Debido a sus propiedades, en la ingeniería y como material de construcción, el acero es posiblemente el más importante en el mundo. Las propiedades del acero más importantes son la durabilidad, resistencia a la tracción y su buena resistencia a la fluencia, buena conductividad térmica, y, para los aceros inoxidables, la resistencia a la corrosión. Al seleccionar un material para una aplicación en particular, los ingenieros deben estar seguros de que será adecuado para las condiciones de carga y los desafíos del medio ambiente al que será sometido durante su servicio. Comprensión y control de las propiedades de un material es esencial. Las propiedades mecánicas del acero pueden ser cuidadosamente controladas a través de la selección de una composición, de los productos químicos, el procesamiento y el tratamiento térmico, que conducen a su micro estructura final.

Las aleaciones y el tratamiento térmico utilizado en la producción de acero en el resultado de diferentes valores de las propiedades y los puntos fuertes y las pruebas deben ser realizadas para determinar las propiedades finales de un acero y para garantizar el cumplimiento de las normas respectivas. Hay muchos sistemas de medición utilizados para definir las propiedades de un acero dado. Por ejemplo, el límite elástico, la ductilidad y la rigidez se determinan mediante ensayos de tracción. La dureza se mide mediante pruebas de impacto y la dureza se determina midiendo la resistencia a la penetración de la superficie de un objeto duro. La prueba de tensión es un método de evaluación de la respuesta estructural de acero para las cargas aplicadas, con los resultados se expresaron como una relación entre el estrés y la tensión. La relación entre el estrés y la tensión es una medida de la elasticidad del material, y esta relación se conoce como módulo de Young. Un alto valor del módulo de Young es uno de los establecimientos más diferenciador del acero, está en el rango de 190 a 210 GPa, que es aproximadamente tres veces el valor del aluminio. Las propiedades físicas del acero están relacionados con la física de la materia, tales como densidad, conductividad térmica, módulo de elasticidad, relación Poison, etc. Algunos valores típicos de las propiedades físicas del acero son: densidad ρ = 7.7 ÷ 8.1 [kg/dm3] módulo de elasticidad E =190÷210 [GPa] Relación de Poisson v = 0.27 ÷ 0.30 Conductividad térmica α = 11.2 ÷ 48.3 [W/mK] Expansión térmica a = 9 ÷27 [10-6 / K] Ventajas y desventajas del acero como material estructural Ventajas Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos. Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varían con la localización en los elementos estructurales. Elasticidad: el acero es el material que más se acerca a un comportamiento linealmente elástico (Ley de Hooke) hasta alcanzar esfuerzos considerables.

Precisión dimensional: los perfiles laminados están fabricados bajo estándares que permiten establecer de manera muy precisa las propiedades geométricas de la sección. Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes. Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica). Facilidad de unión con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fácilmente a través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles. Rapidez de montaje: la velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de los materiales. Disponibilidad de secciones y tamaños: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas. Costo de recuperación: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero. Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable además de ser degradable por lo que no contamina. Permite ampliaciones fácilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamente sencilla. Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mínima en obra consiguiendo mayor exactitud. Desventajas Corrosión: el acero expuesto a intemperie sufre corrosión por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes alquidálicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable. Calor, fuego: en el caso de incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor y del fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc. Pandeo elástico: debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no son económicos las columnas de acero. Fatiga: la resistencia del acero (así como del resto de los materiales), puede disminuir cuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión (cargas pulsantes y alternativas).

Bibliografía Torres Jimenes. (02 de 03 de 2013). Historia de las estructura metalicas . Obtenido de Historia de las estructura metalicas : http://introem.blogspot.com/2013/03/historia-de-lasestructura-metalicas.html https://es.scribd.com/document/136488110/Que-es-un-sistema-estructural https://www.alacero.org/es/page/el-acero/que-es-el-acero https://enroquedeciencia.blogspot.com/2011/05/es-lo-mismo-hierro-que-acero.html https://www.construmatica.com/construpedia/Tipos_de_Acero https://www.totalmateria.com/page.aspx?ID=PropiedadesdelAcero&LN=ES https://es.scribd.com/doc/97582236/Ventajas-y-Desventajas-Del-Acero-Como-MaterialEstructural