ACERO
GENERALIDADES
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
COMPOSICIÓN
El acero es una aleación de hierro (Fe), carbono (C), y otros materiales residuales y elementos de aleación fundidos a partir de minerales. Los elementos de aleación pueden ser manganeso (Mn), Silicio (Si), Cromo (Cr), Níquel (Ni). Los elementos residuales son el fosforo (P), el azufre (S) y el nitrógeno (N). Además, el acero es un material isotrópico, es decir, sus propiedades mecánicas y térmicas son las mismas en todas las direcciones. Con este material se pueden conformar distintos elementos útiles en construcción con estructuras metálicas, entre esos están las conexiones pernadas y soladas, así como las fundiciones o laminados. En cuanto a los laminados, este se da mediante un laminado en frio que da lugar a perfiles delgados desde los 1.2mm hasta los 3mm, además de las láminas plegadas y livianas. Asimismo, se fabrican pernos de alta resistencia.
Por otro lado, en cuanto a las soldaduras (fundición de metal para unir piezas), estas se clasifican en tres tipos: soldadura filete la cual es externa y la más económica de las tres; la soldadura bisel o de penetración, siendo esta la más resistente; y por último tenemos la soldadura tapon que cumple la misma lógica de un tornillo.
Tipos de Conexión
Se clasifican entre axiales (tensión), cortante la cual va por el alma de los perfiles metálicos, resistentes a momento la cual se localiza en la viga, placa base (unión con cimentación) y empalmes (unión de un mismo elemento). Así pues, si no hay momento se conoce como una articulación.
Conexión Articulada
Conexión por Cortante
Conexión por Empalme
Conexión Pernadas por Cortante
Conexión a Momento
Conexión de placa base
Conexión a Momento
CLASIFICACIÓN
Aceros al Carbón
En los aceros al carbón como su nombre lo dice su componente principal es el carbono (C) y este acero tiene un contenido menor al 2 % de carbono (C). Sin embargo, también está presente el manganeso. Encontramos los aceros A36, A53 Gr. B, A500 Gr. B y Gr. C, A501 Gr. A y Gr. B, por último, el acero A529 Gr. 50 y Gr. 55.
I) Aceros de bajo carbono (%C < 0.25)
II) Aceros de medio carbono (0.25 > %C < 0.55)
III) Aceros de alto carbono (0.55 > %C < 2)
Aceros alta resistencia y baja aleación
Estos aceros tienen una combinación de componentes como lo pueden ser el Cromo (Cr), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), Carbono (C), Níquel (Ni) etc. Ahora bien, este porcentaje de la combinación de estos componentes es menor al 5% del acero.En esta línea encontramos aceros como el A572 Gr. 42, Gr. 50, Gr. 55, Gr. 60 y Gr. 65, A618 Gr. I, Gr. II y Gr. III, A913 50, 60, 65, y 70, A992.
Aceros resistentes a la corroción
Los aceros resistentes a la corrosión tienen menos del 10% de su acero componentes como el Cromo (Cr), Cobre (Cu), Manganeso (Mn), Carbono (C), Níquel (Ni). Por ejemplo, encontramos los aceros A242 42, 46 y 50, y el acero A847 50 en los cuales la mezcla de los componentes tiene un porcentaje mayor de cromo (Cr). Por otro lado, en el acero Corten A588 50 se tiene en la mezcla de componente un mayor porcentaje de cobre (Cu) el cual lo protege.
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
Resistencia a la Compresión
El acero es el más resistente de los materiales estructurales comúnmente usados en construcción. La resistencia de diseño, tanto en compresión como en tracción, de la mayoría de los perfiles en acero laminado puede ser de 340 Mpa, además la resistencia a compresión en otras calidades especiales de perfiles puede llegar hasta unos 480 Mpa. De hecho, la resistencia a la compresión y tracción del acero estructural se puede considerar la misma ya que son clave en la resistencia del acero para responder a esfuerzos extremos y condiciones externas. Esta habilidad del acero al resistir tanto a la tracción como a la compresión, ayudan mucho a mitigar cualquier falla estructural. Asimismo, con respecto a las resistencias reales del acero estructural, estas vienen superando las resistencias predimensionadas del diseño, lo cual brinda una resistencia adicional a cargas no previstas.
Resistencia a la Tracción
Se obtiene este valor al someter una probeta a un esfuerzo axial de tracción hasta la rotura del acero. Ahora bien, a mayor porcentaje de carbono en el acero, este resiste más esfuerzo, sin embargo, se ve afectado su ductilidad, que la ductilidad es la capacidad del acero de deformarse plásticamente de manera sostenibles hasta llegar a su rotura.
Módulo de elasticidad
El módulo de elasticidad es un parámetro que indica la relación entre el comportamiento de la zona elástica y las fuerzas aplicadas a tensión. Para el acero este parámetro es alrededor de 200Gpa, lo cual es alto y nos indica que este es un material con alta rigidez
Esfuerzo de fluencia
Es la deformación del acero sin necesidad de presentar un aumento en el esfuerzo, esta se ubica entre el final de la zona elástica y el inicio de la zona plástica del acero.
Densidad
La densidad es la relación que existe entre la masa y su volumen, para el acero este valor es de 7,8 t/m3
Color
El acero es de color gris, sin embargo, el acero al tener como base el hierro siempre buscar oxidarse, por esto nunca se observa el acero es su estado natural ya que se oxidaría y perdería sus propiedades mecánicas. Las pinturas utilizadas para proteger el acero se encuentran en colores como negro mate, gris mate, rojo óxido mate, blanco brillante, naranja brillante, negro brillante, rojo óxido brillante, gris brillante y color Caterpillar. Existen dos excepciones el acero inoxidable (plateado) y el acero corten (color cobre) después de un tiempo.
EJEMPLOS (REFERENTES)
BMW WELT
El BMW Welt, ubicado en Múnich Alemania, es una experiencia de marca, un centro de automóviles, así como un lugar para eventos situado junto a la sede y el museo BMW. Se utilizaron 4000 toneladas de acero para su estructura.
Este impresionante diseño modernista de la estructura de acero debía cumplir con un sistema constructivo flexible que permitiera tiempos de reparación cortos, montaje rápido y optimización económica de los perfiles y conexiones, lo que implicó la construcción de plantillas para la creación de piezas individuales que se ensamblaran en el sitio. Así como un sistema estructural muy resistente y ligero que permitiera optimizar al máximo la transmisión de cargas de la estructura. De tal manera, que este complejo fusiona el techo, el doble cono y la fachada para generar un gran sistema portante que permite resistir tanto las cargas verticales como las horizontales.
El elemento principal de esta estructura es la gran cubierta que se extiende sobre un área de 200 x 120 m, que debe garantizar la luz natural en el salón y permitir vínculos visuales con el rascacielos de BMW
.
.jpg)
Facultad de Ciencias Químicas, Universidad La Salle Campus Central
El edificio se conecta con la horizontal a través de un vestíbulo urbano que actúa tanto como extensión del espacio público hacia el interior, como área para poder llevar a cabo pequeñas conferencias o exhibiciones académicas; como remate, una escalera definida por la generosidad de sus proporciones, liga naturalmente la planta baja con el primer nivel, enfocado al área administrativa. A partir de este punto, se descubren una serie de escaleras metálicas que conectan, de norte a sur, todos los niveles de aulas hasta la cubierta. Dicho espacio de circulación logra que el usuario experimente el peso del vacío en el cual se encuentra suspendido, también, recorrer la arquitectura desde el borde, mientras se confronta el paisaje urbano y natural que lo envuelve. Como remate, la cubierta, que actúa como un espejo del vestíbulo urbano tanto en sus geometrías, como en su operatividad.
.
_jfif.jpg)
Escuela Melopee
El proyecto diverso y extenso también requiere una gran cantidad de áreas de juego al aire libre. Con el fin de contrarrestar la falta de espacio, lidiar con la complejidad interior-exterior de los programas y permitir el paso de la vía pública, la envolvente máxima del edificio se divide en dos mitades: un edificio compacto que alberga todas las funciones interiores y un espacio exterior en el que los patios de recreo están apilados. Entre ambos -y bajo un patio de juegos de primer nivel realizado en baldosas de vidrio- el camino cruza el volumen. Un esqueleto de acero galvanizado unifica las dos mitades.
En el lateral del volumen interior, las fachadas del edificio están diseñadas como un mosaico de listones de policarbonato, vidrio y aluminio opaco y translúcido. La estructura exterior estará cubierta de vegetación trepadora junto con una malla de acero, en la que se cortan unas grandes "ventanas".
Casa Toro
El deseo del cliente era una casa construida en estructura de acero con el uso de elementos prefabricados, debido a la necesidad de un trabajo rápido Y sin desperdicio y con espacios integrados. La parcela con un área de 360 m² y una pendiente de más de 5 metros de altura guió el desarrollo del proyecto en dos niveles, la planta baja donde se desarrollan el garaje, la barra y el espacio al aire libre y el piso superior, acomodado en la elevación promedio del terreno donde la residencia realmente tiene lugar.
El proyecto fue concebido, con vigas y pilares en estructura de acero, lo que permite ligereza de la estructura, la cubierta en baldosas termoacústicas con doble placa metálica y relleno interior en poliuretano, los cierres externos fueron realizados en vidrio y ladrillo ecológico, un tipo modular de ladrillo producido con arcilla, cemento y agregados y secado al sol, sin la necesidad de quemar y emitir dióxido de carbono, el ladrillo ecológico no necesita mortero para la colocación y puede reemplazarse por pegamento, además de la necesidad de usar yeso en bruto y enlucido, ya que el material tiene la gran virtud de ser aparente.
