Material hierro y acero

Material hierro y acero

1. HIERRO Y ACERO
DOCENTE: ARQ. ANDRES M. GONZALEZ C.
UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA
PROGRAMA DE ARQUITECTURA
Archivo original Arq. Mg. Liliana Melgarejo

2. HIERRO Y ACERO
El hierro y el acero manifestaron desde un principio su
diferencia respecto a los materiales de construcción
tradicionalmente empleados. Generaron nueva Arquitectura.
TORRE EIFFEL. PARIS (1887-1889)

3. HIERRO Y ACERO
•El hierro y el acero eran materiales mucho mas
resistentes y caros que sus antecesores, razón
por la cual pareció sensato destinarlos a la
construcción de elementos lineales:
perimetralmente tirantes; mas adelante,
soportes y finalmente entramados completos
dejando como cerramiento materiales mas
económicos.
•La historia arquitectónica de estos metales es
la de las Estructuras Reticulares
•Como ventaja esta el que son muy resistentes
y fáciles de trabajar.
•Como desventaja esta en que tienen graves
inconvenientes en su tendencia a oxidarse y
su mal comportamiento ante el fuego el cual
destruye la fundición y anula la resistencia del
acero.
Puente de Coalbrookdale
Es la primera gran obra de hierro, hecha
entre 1775 y 1779.

4. HIERRO Y ACERO
Palacio de Cristal. Londres. Joseph Paxton. 1851
Galería de las Máquinas de Dutert y Contamin
•El hierro es un metal
que comercialmente no
se presenta en forma
pura, sino con
pequeñas adiciones de
otros productos
siempre presentes.
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5. HIERRO Y ACERO
•El hierro colado o fundido es el mas resistente a la corrosión.
•El acero es mas resistente pero se oxida más rápidamente.
•Son metales maleables, dúctiles, soldables y muy duros. Calentándose y
enfriándose rápidamente, se templan, haciéndose más duros, más elástico y
resistentes.
•La naturaleza del acero viene determinada por el tratamiento térmico que
recibe una vez fabricado y por la presencia de cantidades ínfimas de otros
materiales en su masa que influyen en su comportamiento.
Los aceros con adiciones de manganeso y tungsteno son apreciados por su
resistencia a los impactos y las altas temperaturas.
Los aceros con cromo los hacen inoxidable.
La mezcla de aceros con elementos tales como el silicio, el molibdeno, el
vanadio, el boro u otros completan la gama comercial que produce
actualmente el sector metalúrgico
El acero se obtiene a partir del hierro y éste a base de transformar en un
horno ciertos minerales.
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6. HIERRO Y ACERO

7. HIERRO Y ACERO
•El hierro se obtiene a partir de minerales sometidos a intenso calor en un
alto horno proceso que se denomina fundición. Los productos que se
obtienen así son los arrabios o fundición bruta, gases y escoria; estas
últimas se desechan o son empleadas como balasto en las vías o materia
prima en la fabricación de cemento.
•La primeras fundiciones se llevaron probablemente en Asia unos mil años
antes de nuestra era, se fabricaban herramientas, armas y otros objetos
aunque no se empleaba para la construcción de edificios.
•Para fundir el hierro se utilizaba carbón vegetal y se sustituyo por el
coque con el que se obtuvo mas fácilmente hierro de mejor calidad.
• El acero admite tratamientos más variados que el hierro, que además de
poder ser moldeado, también es posible estirarlo en finos hilos o laminarlo
en planchas delgadas plana o de perfil ondulado
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8. HIERRO Y ACERO

9. Durante todo el proceso
de obtención se
producen
contaminaciones en las
tres etapas de la
obtención del material: a
la hora de obtener la
materia prima, durante la
transformación, y al
reciclar o desechar.
IMPACTO MEDIOAMBIENTAL

10. •El hierro es un material maleable, ferro
magnético, y blando.
•Debido a su poca resistencia su única
aplicación es en la fabricación de imanes
y ornamentación.
•Después del aluminio es el segundo
metal mas abundante en la corteza de la
tierra
•Sus principales aleaciones son aquellas
de la familia de los ferro-carbonos.
EL HIERRO

11. •El acero es una aleación Fe-C en la que el
carbono esta por debajo de 1.76% en peso.
•Si el acero esta aleado con una determinada
cantidad de otro elemento se clasifica en dos
grupos principales: los aceros “puros” y los
aleados.
Aceros estructurales, contenido de C del 0.15%
al 0.33% usos: estructuras edificios, puentes,
tuberías.
Otros aceros, contenido de C entre 0.34% y
0.65% resistencias elevadas, usos: resortes,
tornillos.
EL ACERO

12. ACEROS “PUROS”

13. ACEROS ESPECIALES/ ALEADOS

14. •El acero puede combinarse con gran variedad de
elementos que mejoran cualidades especificas,
previamente seleccionadas según el trabajo que la
nueva aleación vaya a realizar.
•Las aleaciones presentes en Aceros al carbono:
–Manganeso: Aumenta la tenacidad y neutraliza el
efecto fragilizador del azufre.
–Azufre: Perjudicial produce grietas. En 0.13 a
0.30 mejora la manejabilidad.
–Fosforo: Elemento mas perjudicial, se permite
contenido max. 0.05%.
ALEACIONES DEL ACERO

15. •Las aleaciones presentes en Aceros de baja
aleación:
–Níquel: Aporta la resistencia a la oxidación,
aumenta resistencia al impacto.
–Cromo: Aporta dureza y resistencia a la abrasión
y oxidación. Resistencia a altas temperaturas.
Tiende a hacer frágil al acero.
–Cobalto: Produce aumento de la dureza del acero
en caliente y a la abrasión.
–Vanadio: Aumenta la resistencia a la tracción con
poca fragilización.
–Magnesio y Silicio: proporciones altas aumenta
resistencia a la tenacidad.
ALEACIONES DEL ACERO

16. TIPOS DE ACERO
1. Acero al Carbono: Es aquel que tiene entre
0,1 y 1,9% de carbono en su contenido y no se
le añade ningún otro material (otros metales).
2. Acero Aleado: Es aquel acero al que se le
añaden otros metales para mejorar sus
propiedades (vanadio, molibdeno, manganeso,
silicio, cobre).

17. ACEROS ALEADOS
•ESTRUCTURAL:
Partes de maquinas(ejes, engranajes, palancas), estructuras de
edificios, chasis de automóviles, puentes, barcos. Aleación
entre 0.25-6%
•PARA HERRAMIENTAS:
Se emplean en herramientas para cortar y modelar metales
(taladros, fresas).
•ESPECIALES:
Aceros inoxidables con un contenido superior al 12% de cromo.
Resistentes a las altas temperaturas y la corrosión. En
arquitectura se utiliza con fines decorativos.

18. PROPIEDADES Y CUALIDADES
DEL ACERO ESTRUCTURAL
•Alta resistencia, homogeneidad en la calidad y fiabilidad de
la misma, soldabilidad, ductilidad.
•Incombustible, pero a altas temperaturas sus propiedades
mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas.
•Buena resistencia a la
•corrosión en condiciones
normales.

19. CARACTERÍSTICAS POSITIVAS
DE LOS ACEROS
•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.
•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.

20. •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.
•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.
CARACTERÍSTICAS POSITIVAS
DE LOS ACEROS

21. Ductilidad: es la capacidad de convertirse en hilos, por esfuerzo
de tracción.
Tenacidad: es la resistencia a la rotura por tracción.
Flexibilidad: es la capacidad de doblarse y recuperarse al
aplicarle un momento flector.
Resistencia: viene siendo el esfuerzo máximo que resiste un
material antes de romperse.
CARACTERÍSTICAS
POSITIVAS DE LOS ACEROS

22. CARACTERÍSTICAS
NEGATIVAS DE LOS ACEROS
•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.

23. CLASIFICACION DE LOS ACEROS
Clasificación común en nuestro medio para la identificación es la
usada por la AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND
MATERIALS – ASTM.
• Usa una A para materiales ferrosos.
• Dos números siguientes indican las características del material.
• Las dos ultimas cifras indican el año de la norma.
Ejemplo: Acero ASTM A36 – 96
A: material ferroso
36: fluencia en miles de libras pulg2
96: Norma revisada en 1996
Con esta clasificación se identifican acero empleados en
planchas, perfiles, laminas, tubos, etc. Utilizados en estructuras
metálicas.

24. CLASIFICACION DE LOS ACEROS
También se utiliza para aceros al carbono, la clasificación de la
SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS – SAE y la
AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE – AISI.
•Para aceros al carbono la designación empieza por 10XX.
•Dos últimos dígitos indican contenido de carbono en
porcentajes de centésimas.
Ejemplo: ACERO SAE 1010
10: indica que es acero al carbono
10: acero con 10% de carbono
Con esta clasificación se identifican básicamente los aceros
para fabricación de pernos de anclaje, ejes, tornillos, etc.

25. CLASES DE ACEROS
ESTRUCTURALES
ASTM Sociedad Americana para las Pruebas de Materiales
•Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): Acero estructural al
carbono, utilizado en construcción de estructuras metálicas,
puentes, torres de energía, torres para comunicación y
edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas, herrajes
eléctricos y señalización.
•Acero ASTM A - 572 (NTC 1985): Acero de calidad
estructural de alta resistencia y baja aleación. Es empleado
en la construcción de estructuras metálicas, puentes, torres
de energía, torres para comunicación, herrajes eléctricos,
señalización y edificaciones remachadas, atornilladas o
soldadas.

26. •Acero ASTM A - 242 (NTC 1950): Es un acero de alta
resistencia y baja aleación (HSLA), para construcciones
soldadas, remachadas o atornilladas, aplicado principalmente
para estructuras
•Acero ASTM A - 588 (NTC 2012): Es un acero de calidad
estructural de alta resistencia y baja aleación (HSLA),
empleado en la construcción de estructuras, puentes, torres de
energía y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas.

•Aceros al Carbono para uso de la Industria: Estos
productos están dirigidos a la industria para la fabricación de
partes de aplicaciones metalmecánicas en procesos de
calibración, forja y estampación.
CLASES DE ACEROS
ESTRUCTURALES

27. CLASIFICACIÓN DEL ACERO
ESTRUCTURAL:
El acero estructural, según su forma, se clasifica en:
a. PERFILES ESTRUCTURALES: Son piezas de acero laminado
cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal
o ángulo.
b. BARRAS: Son piezas de acero laminado, cuya sección
transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en
todos los tamaños.
c. PLANCHAS: Son productos planos de acero laminado en
caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores
mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente. tarea

28. DESIGANCIÓN DE VARILLAS EN
NÚMERO Y DIAMETRO DE PULGADAS

29. SECCIONES TÍPICAS DE ACERO
ESTRUCTURAL
La forma mas común
del acero para
construcción la
constituyen los lingotes
laminados según
perfiles estándar, tales
como doble T, UES, y
diversas secciones
huecas.
Ventajas; Buen
rendimiento mecánico y
resistente, al ser fáciles
de unir y combinar
entre sí, y el fabricarse
según medidas
normalizadas para
calculo estructural.

30. PERFILES ESTRUCTURALES
Secciones típicas de acero estructural
VIGA IPN VIGA IPE
VIGA HEA VIGA HEB
VIGA UPL VIGA UPE
VIGA UPN VIGA UPAM

31. HIERRO Y ACERO
Lamina de acero

32. HIERRO Y ACERO
Máquina de oxicorte
www.tallersfernandez.com

33. ELEMENTOS COMPUESTOS
DE ACERO Y CONCRETO

34. SOLDADURAS
Unión de dos materiales (generalmente metales o
termoplásticos), usualmente logrado a través de un
proceso de fusión en el cual las piezas son soldadas
derritiendo ambas y agregando metal o plástico derretido
para conseguir una "pileta" (punto de soldadura) que, al
enfriarse, forma una unión fuerte.
AMPLIAR CONCEPTOS

35. SOLDADURA
Las uniones inicialmente se hacían con pernos rudimentarios, luego se utilizaron
los roblones y remaches.
En la actualidad los métodos de
unión han demostrado mayor
efectividad como las
soldaduras.
Video soldadura UPC

36. •La energía para soldaduras de fusión o
termoplásticos generalmente proviene del
contacto directo con una herramienta o un
gas caliente.
•La energía necesaria para formar la unión
entre dos piezas de metal generalmente
proviene de un arco eléctrico, pero la
soldadura puede ser lograda mediante
rayos láser, rayos de electrones, procesos
de fricción o ultrasonido
SOLDADURA

37. GASES
•Por su gran capacidad inflamable, el gas
más utilizado es el acetileno que,
combinado con el oxígeno, es la base de
la soldadura oxiacetilénica y oxicorte, el
tipo de soldadura por gas más utilizado.
•Para la protección del arco en esta
soldadura son el argón y el helio, o
mezclas de ambos.

38. SOLDADURA OXIACETILÉNICA

39. REFERENTES
Biblioteca de Santa Genoveva. Paris (1843-1850). Se aprovecho la
docilidad del Hierro para resolver problemas arquitectónicos.

40. Crystal Palace ( 1850-1851. Joseph Paxton) Ejemplo de construcción Prefabricada
www.escaire.com/.../noticies/extres/724_rr01.jpg

41. Fisher Building. Chicago (1895. Daniel Burnham)
Entramados metálicos

42. HIERRO Y ACERO
ESTATUA DE LA LIBERTAD.
Nueva York (1833-1835)
Primera gran estructura de acero
construida en el mundo con una
envoltura en cobre.
Diseño Bertholdi y calculo del
armazón por Gustavo Eiffel.

43. HIERRO Y ACERO
SECOND LEITER BUILDING.
(1889-1991) William Le Barón
Jenney).Contruida por el pionero
de entramados metálicos.

44. HIERRO Y ACERO
CENTRO POMPIDOU. Paris
(1975-1977) Renzo Piano y
Richard Roger.

45. HIERRO Y ACERO
JHON HANCOCK CENTER.
(1968-1970) Skidmore Owing
Merrill. El peso de su estructura
se redujo notablemente por el uso
de sus diagonales

46. HIERRO Y ACERO
La tecnología del acero prosigue su
evolución mostrando día a día nuevas
posibilidades de aplicación del
material, lo que es igualmente
importante, sugiriendo y estimulando
inéditas formas de aplicación de esos
avances.

47. BIBLIOGRAFIA
•BLUME, Hermann, La Construcción de la Arquitectura. Técnica, Diseño y
Estilo, Ed. Michael Foster, 1988 BLUME, Hermann, La Construcción de la
Arquitectura. Técnica, Diseño y Estilo, Ed. Michael Foster, 1988.
PAGINAS DE INTERNET CONSULTADAS
•www.virtual.unal.edu.co/cursos
•www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPANISH.html
•http://www.diaco.com.co/Barra_Corrugada.aspx
•http://www.acasa.com.co/productos/astma36.htm
•Varios Autores. Varios Titulos. [http://www.slideshare.net]. Enero 15 de
2011.