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  1. 1. PREGUNTA PROBLEMATIZADORA<br />¿Qué ventajas y desventajas tiene el implemento del Acero Estructural en una obra?<br />MARCO CONCEPTUAL<br />1.1 Acero<br />El acero es una aleación de hierro y carbono, y su composición es : carbono < 2.1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Lo cual logra una aleación perfecta que no se quiebre y sea lo suficientemente flexible para recibir cargas.<br />El acero tiene una serie de características positivas y negativas:<br />Características positivas del acero:<br />“Alta resistencia mecánica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción y compresión y lo soportan por la contribución química que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a tracción y a compresión evaluando su límite elástico y el esfuerzo de rotura. Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de tracción del acero al estirarse antes de llegar a su límite elástico vuelve a su condición original. Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas. Ductilidad: Los aceros tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos. Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada. Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia. <br />CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DEL ACERO. <br />Oxidación: Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si se trata de agua salina. Transmisor de calor y electricidad:  El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al níquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fábricas de combustible o plásticos con este tipo de material. Estas dos desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilización de los materiales y el mantenimiento que se les dé a los mismos. “<br />8. Arqhys. Puentes en viga[ en línea] . Santa Marta, [citado: 24 de octubre 2009]. Disponible en : http://www.arqhys.com/construccion/vigas-puentes.html<br />1.2 PROCESO DE PRODUCCIÓN Y OBTENCIÓN<br />El acero se fabrica partiendo de la fundición o hierro colado; éste es muy impuro, pues contiene excesiva cantidad de carbono, silicio, fósforo y azufre, elementos que perjudican considerablemente la resistencia del acero y reducen el campo de sus aplicaciones. <br />La fabricación verdadera del acero se inició hacia 1856, cuando se introdujo en la siderurgia el empleo del convertidor Bessemer, consistente en un recipiente de gran capacidad y de forma de pera, de paredes de hierro y fondo provisto de numerosos orificios, a través de los cuales se hacía llegar una potente corriente de aire, que removía con violencia la masa de hierro colado fundido que llenaba el convertidor. <br />La reacción entre el oxígeno del aire y los componentes de la fundición era violentísima y tal el calor desarrollado dentro del convertidor que la masa de la fundición se mantenía líquida por sí misma. En la reacción indicada se combinaba la mayor parte del carbono, fósforo y azufre con el oxígeno del aire insuflado, pero no se eliminaba el silicio, lo que constituía un grave inconveniente, razón por la cual no podían utilizarse los minerales de hierro ricos en aquél. <br />Por otra parte, el primitivo convertidor Bessemer sólo podía utilizarse un reducido número de veces, pues la fundición líquida y a elevada temperatura atacaba las paredes de hierro del aparato, Estos inconvenientes fueron subsanados por el oficinista británico Thomas, quien logró afinar el hierro colado revistiendo las paredes internas del convertidor Bessemer con una mezcla de greda y dolomita pulverizada (carbonato de calcio y magnesio), y al mismo tiempo agregaba a la fundición un poco de cal viva, insuflando aire comprimido caliente por el fondo del aparato. El silicio y gran parte del manganeso contenidos en la fundición se queman con rapidez y el óxido de manganeso que se forma se combina con el silicio; el silicato manganoso funde con dificultad y flota sobre la masa incandescente líquida en forma de escoria, el carbonato arde a su vez y el fósforo se combina con la cal del revestimiento del convertidor y se forma fosfato cálcico básico, el cual flota también en forma de escoria (escories Thomas) sobre la masa líquida, y de la cual se separa con las escorias restantes. Posteriormente mejoraron el procedimiento de afinación del acero Martín, francés, y Siemens, alemán; que introdujeron en la siderurgia los hornos de sus respectivos nombres. En estos hornos, calentaba la fundición o hierro fundido en una atmósfera de gases de gasógeno y se le mezclan chatarra de acero viejo o de hierro dulce. Al alemán Krupp se le debe el método Industrial de obtención de aceros al crisol, que consiste en refundir el acero Martín-Siemens dentro de grandes crisoles fabricados con una mezcla de arcilla, grafito, coque y carbón vegetal en polvo, donde el acero se aflna y purifica más aún. Así se obtiene el acero fundido, empleado en la fabricación de herramientas de corte. <br />Más modernos aún son los aceros eléctricos, obtenidos en hornos eléctricos, en éstos se afina el acero obtenido en los hornos Martín-SiemenS, y se le recarbura con carbono puro o aglomerados de limaduras de hierro y carbón vegetal. Las propiedades del acero se modifican con relativa facilidad, calentándolo a temperatura próxima a 1.000 °C y sumergiéndolo con rapidez en agua, aceite o mercurio fríos (temple) se aumenta su elasticidad; si, por el contrario, se le calienta a elevada temperatura y se le deja enfriar lentamente (recocido) se obtiene acero menos elástico pero más tenaz y resistente al choque. El acero es una aleación de hierro y carbono, esto, es, un carburo de hierro, por eso no existe de él un tipo único; sus propiedades (tenacidad, elasticidad, etc.) varían según el contenido de carbono y la clase empleada en su fabricación (martensita, perlita, ferrita o hierro puro; también influye en él, el método seguido en su fabricación. Existen aceros duros, rápidos (resistentes a la lima), etc, el acero es de gran importancia a causa de las múltiples aplicaciones que recibe. Se pueden modificar sus propiedades aleándolo con otros metales; de este modo se obtienen los aceros especiales.<br />El acero líquido se elabora a partir del mineral (procedimiento de fundición) o de chatarras (procedimiento eléctrico).<br />A continuación, el acero líquido se solidifica por moldeo en una máquina de colada continua.<br />A la salida, se obtienen los SEMI-PRODUCTOS: barras de sección rectangular (desbastes) o cuadrada (tochos o palanquillas), que son las piezas en bruto de las formas finales.<br />Por último, las piezas en bruto se transforman en PRODUCTOS TERMINADOS mediante el laminado, y algunos de ellos se someten a tratamiento térmico. Más de la mitad de las planchas laminadas en caliente son relaminadas en frío y eventualmente reciben un revestimiento de protección anticorrosión.<br />2 RANGO DE COMPORTAMIENTO ELASTICO<br />Es el rango de esfuerzos, a partir de la carga nula, en que el acero se deforma por cargas de tracción, pero cuando se retira tal carga recupera su geometría inicial. <br />3 ESFUERZO DE FLUENCIA<br />Se define como el esfuerzo bajo el cual el acero continúa deformándose sin necesidad de incrementar las cargas de tracción. <br />4 RESISTENCIA A LA ROTURA<br />Es el mayor esfuerzo que puede soportar el acero, previo al proceso de colapso del material. <br />El esfuerzo de rotura es siempre superior al esfuerzo de fluencia, para todo tipo de acero estructural.<br />En hormigón armado, la reserva de capacidad entre el esfuerzo de fluencia y el de rotura no es utilizada directamente en el diseño, debido a las grandes deformaciones que se requerirían para alcanzar ese esfuerzo mayor, por lo que se utiliza como elemento de diseño exclusivamente al esfuerzo de fluencia.<br />En hormigo preesforzado, donde se utilizan aceros de alta resistencia, en el diseño se emplea el esfuerzo de fluencia, y en la verificación a carga última se emplea el esfuerzo de rotura, pues las deformaciones involucradas en las cercanías del colapso del material compuesto son comparativamente menores al las del hormigón armado.<br />http://publiespe.espe.edu.ec/librosvirtuales/hormigon/temas-de-hormigon-armado/hormigon03.pdf<br />MARCO TEORICO<br />2 ACEROS ESTRUCTURALES<br />El acero al carbono es el más común, barato y aplicable de los metales que se emplean en la industria. Tienen una ductilidad excelente, lo que permite que se utilice en muchas operaciones de formado en frío. El acero también se puede soldar con facilidad.<br />Los grados de acero que se emplean comúnmente en las industrias de procesos químicos tienen una resistencia a la tracción dentro de 50000 a 70000 lbf / in2 con buena ductibilidad. Es posible alcanzar niveles de resistencia todavía mas altos con trabajo en frió, con aleaciones y con tratamiento térmico.<br />Los aceros de alta resistencia se utilizan mucho en proyectos de ingeniería civil. Los nuevos aceros, por lo general, los introducen sus fabricantes con marca registrada; pero un breve examen de sus composiciones, tratamiento térmico y propiedades suele permitir relacionarlos con otros materiales ya existentes.<br />Las clasificaciones generales permiten agrupar los aceros estructurales disponibles en la actualidad en cuatro categorías principales, algunas de las cuales tienen subdivisiones. Los aceros que utilizan el carbono como elemento principal en la aleación se llaman aceros estructurales al carbono.<br />Dos subcategorías de pueden agruparse dentro de la clasificación general de aceros. Los aceros con bajo contenido de aleación. Los aceros con bajo contenido de aleación tienen cantidades moderadas de uno o más elementos de aleación , aparte del carbono para desarrollar resistencias más altas que las de los aceros comunes al carbono. Los aceros al columbio vanadio son metales de elevada resistencia al límite de fluencia producidos con la adición de pequeñas cantidades de estos elementos a los aceros de bajo contenido de carbono.<br />En el mercado hay dos clases de aceros al carbono con tratamiento térmico para usos en la construcción. Los aceros al carbono con tratamiento térmico están disponibles bien en su condición estándar o enfriados y templados; su endurecimiento se logra a base del contenido de carbono. Los aceros de aleación con tratamiento térmico para construcción son aceros enfriados y templados que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación además del carbono.<br />La comparación de la composición química en cuanto a carbono y otros elementos de aleación, pueden utilizarse para distinguir entre sí los aceros estructurales. La mayoría de los aceros estructurales, excepto los aceros martensíticos, contienen carbono en cantidades entre 0.10 y 0.28%. Los aceros más antiguos tienen pocos elementos de aleación y suelen clasificarse como aceros al carbono. Los aceros que contienen cantidades moderadas de elementos de aleación como los aceros martensíticos con 18% de níquel, se designan aceros con alto contenido de aleación. Las composiciones químicas específicas de los aceros estructurales clasificados se indican en las especificaciones de la ASTM. <br />2.1. PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES<br />Oxidación: Este se oxida por la acción del oxigeno del aire.<br />Ductilidad: Es la capacidad de convertirse en hilos, por esfuerzo de tracción.<br />Tenacidad: Es la resistencia a lo rotura por tracción.<br />Elasticidad: Es cuando el acero al dejar aplicársele alguna fuerza, se recupera a su forma original.<br />Flexibilidad: Es la capacidad de doblarse y recuperarse al aplicarle un momento flector.<br />Plasticidad: Es la propiedad que tienen los aceros de fluir, al dejar de aplicársele cargas no se recupera.<br />Resistencia: Capacidad de formular energía al deformarse.<br />Fundibilidad: Aquí llega a estado líquido.<br />2.2. CLASIFICACION DEL ACERO ESTRUCTURAL<br />Perfiles estructurales: Son Piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser enForma de H, T, I, ángulo o canal. <br />Barras: Estas son Piezas de acero laminado, en donde su sección transversal en todos los tamaños puede ser hexagonal, cuadrada o circular; su ancho es de 150 milímetros como máximo y soleras con espesor de 5 milímetros o mayor. <br />Planchas: Es un producto plano de acero laminado en caliente con anchos de 203 milímetros y 1219 milímetros, y espesores mayores de 5,8 milímetros y mayores de 4,5 milímetros, respectivamente. <br />CONCLUSION<br />El acero estructural, a pesar de su elevado costo, es el material ideal para construcción, especialmente para estructuras ubicadas en zonas sísmicas, por las ventajas que a continuación se indican:<br />Mayor relación de resistencia y rigidez por unidad de volumen. Esta característica lo convierte en un material conveniente en edificaciones ubicadas en zonas sísmicas y en suelos de baja capacidad de carga, la disminución de peso es igual a la reducción de costos en la cimentación, y obras en las que el peso propio de la estructura es un porcentaje importante de la construcción. a la fatiga. <br />Es por excelencia el material estructural que mejor corresponde a las teorías y diseño y su confiabilidad por este concepto, es superior a los de cualquier otro material.<br />Facilidad de transporte. La estructura de acero se puede instalar inclusive en sitios muy accidentados o lugares con muchos obstáculos.<br />La ductilidad del acero es una característica que indica que este material es susceptible de deformarse grandemente antes de fracturarse y es muy importante sobre todo, en estructuras construidas en zonas de alto riesgo sísmico, donde el comportamiento de los edificios dependerá en buena medida de esta propiedad.<br />Su alta resistencia a la fatiga le permite soportar muchos ciclos de carga y descarga, o bien, de tensión o compresión antes de que sobrevenga la ruptura. Esta propiedad también es de mucha importancia, especialmente en casos de condiciones de esfuerzo que aunque por su intensidad no necesariamente son grandes, su repetibilidad en sismos de duración considerable constituye un estado incipiente de falla.<br />Gran capacidad de absorción de energía. Su gran capacidad para absorber energía, es especialmente útil para evaluar la resistencia a choques o impactos que lógicamente tienen lugar en sismos de gran intensidad.<br />Además de estas ventajas el implemento del acero estructural en una obra tiene las siguientes desventajas:<br />Algunos aceros exigen procesos más complejos para soldar bien.<br />Las tensiones residuales pueden alcanzar valores muy elevados.<br />Las tensiones residuales se pueden reducir mediante tratamientos térmicos de alivio (someter a la pieza a ciclos térmicos controlados en grandes hornos).<br />BIBLIOGRAFÍA<br />FERGUSON, Phil M. Teoría Elemental del Concreto Reforzado. México: C.E.C.S.A, 1976. 786p.<br />GONZÁLEZ CUEVAS. Oscar M. Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado. México: Limusa, 1977. 414p.<br />I.C.P.C. Normas Técnicas Colombianas sobre Hormigón, Cemento, Acero de Refuerzo, y agregados. Medellín: ICONTEC, 1975. 334p.<br />McCORMAC, Jack C. Diseño de Estructuras Metálicas. México: RSI, 1975. 789p.<br />PARKER, Harry. Ingeniería Simplificada para Arquitectos y Constructores. México: Limusa, 1972. 363p.<br />METAL DECK. Manual técnico. Bogota: ANDES. 73p.<br />ARQUITECTURA Y CONSTRUCCION. DISPONIBLE EN: http://www.arqhys.com/construccion/estructural-acero.html<br />

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