ACERO1. DEFINICIN El acero es una aleacin de hierro con pequeas cantidades de otros elementos, es decir, hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido en agua fra adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. Hay aceros especiales que contienen adems, en pequesima proporcin, cromo, nquel, titanio, volframio o vanadio. Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este resiste muy poco la def0rmacion plstica, por estar constituida solo con cristales de ferrita; cuando se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un gran incremento de su resistencia. sta cualidad del acero y la abundancia de hierro le colocan en un lugar preeminente, constituyendo el material bsico del S.XX. Un 92% de todo el acero es simple acero al carbono; el resto es acero aleado: aleaciones de hierro con carbono y otros elementos tales como magnesio, nquel, cromo, molibdeno y vanadio.2. COMPONENTES Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza, lo que favorece su produccin a gran escala. Esta variedad y disponibilidad3 lo hace apto para numerosos usos como la construccin de maquinaria, herramientas, edificios y obras pblicas, contribuyendo al desarrollo tecnolgico de las sociedades industrializadas.4 A pesar de su densidad (7850 kg/m de densidad en comparacin a los 2700 kg/m del aluminio, por ejemplo) el acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones (ya sea a impacto o fatiga) solo pueden aguantar con un material como el acero.3. CLASIFICACIN. Segn el modo de fabricacin acero elctrico acero fundido acero calmado acero efervescente acero fritado Segn el modo de trabajarlo acero moldeado acero laminado Segn la composicin y la estructura aceros ordinarios aceros aleados o especialesLos aceros aleados o especiales contienen otros elementos, adems de carbono, que modifican sus propiedades. stos se clasifican segn su influencia: Elementos que aumentan la dureza: Fsforo, Nquel, Cobre, Aluminio. En especial aquellos que conservan la dureza a elevadas temperaturas: Titanio, Vanadio, Molibdeno, Wolframio, Cromo, Manganeso y Cobalto. Elementos que limitan el crecimiento del tamao de grano: Aluminio, Titanio y Vanadio. Elementos que determinan en la templabilidad: Aumentan la templabilidad: Manganeso, Molibdeno, Cromo, Nquel y Silicio. Disminuye la templabilidad: el Cobalto. Elementos que modifican la Resistencia a la Corrosin u Oxidacin: Aumentan la Resistencia a la oxidacin: Molibdeno y Wolframio. Favorece la resistencia a la Corrosin: El Cromo. Elementos que modifican las temperaturas crticas de transformacin: Suben los puntos crticos: Molibdeno, Aluminio, Silicio, Vanadio, Wolframio. Disminuyen las temperaturas crticas: Cobre, Nquel y Manganeso. En el caso particular del Cromo, se elevan los puntos crticos cuando el acero es de alto porcentaje de Carbono pero los disminuye cuando el acero es de bajo contenido de Carbono. Segn los usos acero para imanes o magntico acero autotemplado acero de construccin acero de corte rpido acero de decoletado acero de corte acero indeformable acero inoxidable acero de herramientas acero para muelles acero refractario4. CARACTERSTICAS MECNICAS DEL ACEROAunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas: Sudensidadmedia es de 7850kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. Elpunto de fusindel acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierroes de alrededor de 1.510C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleacioneseutcticasque funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650C. Su punto deebullicines de alrededor de 3.000C. Es un material muytenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas. Relativamentedctil. Con l se obtienen hilos delgados llamadosalambres. Esmaleable. Se pueden obtener lminas delgadas llamadashojalata. La hojalata es una lmina de acero, de entre 0,5 y 0,12mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, porestao. Permite una buenamecanizacinenmquinas herramientasantes de recibir un tratamiento trmico. Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayormemoria, y se deforman al sobrepasar sulmite elstico. Ladurezade los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea eltemplado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominadosaceros rpidosque contienen cantidades significativas decromo,wolframio,molibdenoyvanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza sonBrinell,VickersyRockwell, entre otros. Se puedesoldarcon facilidad. Lacorrosines la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro seoxidacon suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidacin hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediantetratamientos superficialesdiversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosin mejorada como losaceros de construccin cortenaptos para intemperie (en ciertos ambientes) o losaceros inoxidables. Posee una altaconductividad elctrica. Aunque depende de su composicin es aproximadamente de 3106S/m. En laslneas areas de alta tensinse utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalacin. Se utiliza para la fabricacin deimanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantacin si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetizacin artificial se hace por contacto, induccin o mediante procedimientos elctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, alacero inoxidable ferrticos se le pega el imn, pero alacero inoxidable austenticono se le pega el imn ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atrada por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmentenquelycromoen porcentajes del orden del 10% adems de algunos aleantes en menor proporcin. Un aumento de latemperaturaen un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = t L, siendo a elcoeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2105(es decir = 0,000012). Si existe libertad de dilatacin no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatacin est impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin delhormign, por lo que resulta muy til su uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denominahormign armado.El acero da una falsa sensacin de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecnicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.5. El acero en la construccin. El acero en la construccin es aquella construccin en que la mayor parte de los elementos simples o compuestos que constituyen la parte estructural son deacero. En el caso en que los elementos de acero se constituyan en elementos que soportan principalmente las solicitaciones de traccin de una estructura mientras que elhormign(oconcreto) toma las solicitaciones de compresin la construccin es dehormign armadoo concreto reforzado. Esa solucin constructiva a pesar de contener acero en forma de hierro redondo no se incluye dentro de la definicin de Construccin en Acero.Cuando conviven en una misma construccin elementos simples o compuestos de acero con los de hormign armado la construccin se denomina mixta (acero-hormign armado).5.1. Construccin de acero pesada vs. livianaDe acuerdo a la envergadura de la construccin la misma puede variar de pesada a liviana. Esta ltima es generalmente aplicada a viviendas de uno o pocos pisos, siendo bastante difundido el sistema Steel Framing.La estructura respectiva est formada por perfiles conformados a partir de chapas laminadas en fro y luego galvanizadas.Las obras de mayor magnitud corresponden a construccin pesada, principalmente en el caso de puentes, galpones industriales, viviendas en altura, etc. y se construyen con perfiles laminados o perfiles soldados a partir de chapas o perfiles conformados obtenidos a partir de chapas laminadas en caliente.Tambin pueden usarse en casos especiales tubos sin costura o tubos con costura conformada a partir de chapas laminadas en caliente o las denominadas secciones estructurales huecas as como cables.5.2. Tipos de materiales usados. EstructurasEn Amrica Latina las calidades ms usadas son las de tipo A-36 (de 240/250 MPa de fluencia) o A-572 Grado 50 ( de 340 / 350 MPa de fluencia) Otras calidades de mayores resistencias no se utilizan frecuentemente debido al reducido tamao del mercado y a la dificultad consecuente de mantener existencias muy diversificadas. Materiales complementariosLos principales corresponden a las Coberturas sean superiores (techados) o laterales (cierres):Los materiales ms usados son las chapas conformadas a partir de laminados en fro galvanizadas (revestidas en zinc o zinc-aluminio). Un material ms sofisticado es el acero inoxidable (acero con aleaciones de niquel, cromo, etc.) cuyo costo es de 3 a 5 veces mayor a los galvanizados y que se utilizan en edificios iconos, de alto costo, o en reas limitadas de los mismos.5.3. Normas de clculo.Para la construccin media y pesada se tiende en Amrica Latina a seguir a las especificaciones de la AISC (American Institute of Steel Construction). La ltima vigente corresponde a la Specification for Structural Steel Buildings, edicin de Marzo 2005: Est en preparacin una versin 2010. Ese material es de descarga gratuita tanto en su versin inglesa.Como espaola Este material se complementa con un Manual del cual existe versin inglesa y espaola. En el caso particular de Brasil existen normas NBR 8800: 2008 que si bien responden en grandes rasgos a la AISC tienen ciertos complementos o variaciones sobre aquella. En el resto de los pases de Amrica Latina existe un atraso significativo en la emisin de reglamentos para la Costruccin en acero respecto a las emitidas por la AISC. Esto determina que en muchos casos para obras importantes los calculistas tomen directamente como referencia a las especificaciones norteamericanas.La Construccin en acero liviana cuyos elementos son perfiles conformados se rigen por las normas AISI existiendo tambin para stas un cierto atraso en la adopcin de las normas norteamericanas por parte de los pases latinoamericanos.5.4. ConstructibilidadEl tema de la integracin de las distintas etapas de la construccin se ha comenzado a plantear en las ltimas dcadas, debido a la estandarizacin y a la significativa proporcin que se realiza en taller. Es posible en la actualidad integrar las etapas de diseo-ingeniera bsico (clculo) detallamiento -fabricacin de estructuras y montaje mediante la integracin de las soluciones informticas de cada etapa. O sea determinada la necesidad de un elemento (columna) se puede seguir todo el proceso que sufrir hasta su instalacin en la obra.5.5. Riesgos Corrosin1. de cobre que forma una ptina ( capa de xido externa que inhibe la corrosin ulterior)2. Mediante el uso de productos ya revestidos enzinco zinc-aluminio: perfiles conformados en fro a partir de chapas galvanizadas, Corresponden a materiales de menor espesor relativo usado en construcciones livianas..3. Aplicacin de pinturas anti-xido.

SismosEl bajo peso propio de una estructura de acero frente a otros materiales le permite tener mejores propiedades frente a las solicitaciones ssmicas. Pero en el diseo de las mismas debe considerarse especificaciones especiales para minimizar ese riesgo . En el ltimo terremoto de Chile (2010), las estructuras industriales de acero han tenido un comportamiento superior a otras soluciones constructivas. En el caso de las construcciones livianas tipo Steel Framing tampoco sufrieron daos, dado su muy bajo peso y relativa alta resistencia. Dos terremotos que han determinado importantes cambios han sido los de Northridge -California(1994) yKobe-Japn(1995).que determinaron la correccin de distintas vulnerabilidades que determinaron fallas. Asimismo en forma paralela se comenz a trabajar con los criterios de diseo por desempeo . Se establecieron as distintos niveles de desempeo para las distintas intensidades de sismos. Ejemplo: ausencia de dao para sismos frecuentes, preservacin de la vida para los sismos de nivel de diseo y ausencia de colapso para sismos mayores. Para compartir las investigaciones acerca del comportamiento de las estructuras en acero frente a los distintos sismos se ha formado una asociacin internacional de cientficos estudiosos del tema en STESSA. FuegoLa proteccin contra elFuegoha experimentado diversas etapas que se iniciaron con medidas relativas a dimensiones de los edificios y su separacin como consecuencia de la experiencia de los Incendios de las Grandes Ciudades producidos en el siglo XIX. Un ejemplo fue elGran Incendio de LondresPosteriormente se fueron incorporando curvas estndares representativas del efecto del fuego sobre los materiales, diagrama de curvas envolventes que tenan en cuenta la carga combustible . En forma paralela se comienzan a aplicar protecciones pasivas para impedir el acceso rpido del fuego a las estructuras metlicas, que pierden su resistencia a los 550 C. Las normas de los pases desarrollados someten a los productos a temperaturas crticas establecidas entre los 450 y 550 C Entre los materiales que limitan la transferencia de calor se encuentran las pinturas intumescentes, mantos de lana de vidrio u otros materiales aislantes. Asimismo complementan la proteccin contra el fuego los denominados elementos de proteccin activa, tales como rociadores. Los experimentos de incendios de escala real realizados en la ltima dcada del siglo pasado ( ejemplo: ensayos de Cardington)5permitieron un enfoque ms flexible a la naciente Ingeniera de Proteccin de Incendios. Esto ha permitido considerar todas las variables que participan en un incendio ( tales como carga de combustible, plazos para la evacuacin). A partir de esos nuevos desarrollos aparecen casos en que solo las columnas deben ser protegidas, pudiendo quedar sin proteccin ciertas vigas, lo que mejora el carcter esttico del edificio, aprovechando la vistosidad de las estructuras de acero a la vista. Lamentablemente ese estado de arte no ha sido incorporado a muchas de los reglamentos de los pases de Amrica Latina, lo que implica incurrir en mayores costos en la construccin. En general a nivel mundial las construcciones estndares se ajustan a normas, pero en los pases ms avanzados en la material se permite en ciertos casos tales como edificios especiales o de cierta envergadura trabajar con modelos que permiten simular un incendio real con lo que se logra una proteccin ms eficaz contra el incendio a la vez que optimizar la inversin en los sistemas de proteccin.5.6.