ESTRUCTURAS METALICASESTRUCTURAS METALICAS

Profesor: Ing. Christian Reyes Profesor: Ing. Christian Reyes

ACEROACEROCombinación de hierro y carbono (menos del Combinación de hierro y carbono (menos del 2%).2%).

Otros: carbono, manganeso,cobre, silicio, Otros: carbono, manganeso,cobre, silicio, molibdeno,niquel, cromo.molibdeno,niquel, cromo.

Algunas impurezas: fósforo,azufre.Algunas impurezas: fósforo,azufre.

Paises ProductoresPaises Productores

Producción anual promedio:Producción anual promedio:

• • Unión Europea ... 218 millones de tm.Unión Europea ... 218 millones de tm.

• • Japón ... 112Japón ... 112

• • Brasil ... 33Brasil ... 33

• • China ... 280China ... 280

• • Rusia y otros ... 113Rusia y otros ... 113

• • Estados Unidos ... 100Estados Unidos ... 100

Perú (SiderPerú):Perú (SiderPerú):

• • Actualmente ... 0,45Actualmente ... 0,45

Constituyentes del aceroConstituyentes del acero

• • Aluminio ... desoxidante.Aluminio ... desoxidante.

• • Boro ... endurece.Boro ... endurece.

• • Cromo ... inoxidable, mejora temple, dureza.Cromo ... inoxidable, mejora temple, dureza.

• • Manganeso ... neutraliza azufre, da soldabilidad.Manganeso ... neutraliza azufre, da soldabilidad.

• • Molibdeno ... da tenacidad.Molibdeno ... da tenacidad.

• • Titanio ... estabiliza el acero.Titanio ... estabiliza el acero.

• • Carbono ... eleva la resistencia.Carbono ... eleva la resistencia.

Impurezas:Impurezas:

• • Azufre ... porosidad.Azufre ... porosidad.

• • Fósforo ... baja ductilidad y aumenta la resistencia a Fósforo ... baja ductilidad y aumenta la resistencia a tracción.tracción.

Propiedades mecánicas Propiedades mecánicas

• • Elasticidad: Capacidad de recuperar su forma.Elasticidad: Capacidad de recuperar su forma.

• • Dureza: Oposición a dejarse rayar por otro.Dureza: Oposición a dejarse rayar por otro.

• • Maleabilidad: Aptitud para extenderse en láminas.Maleabilidad: Aptitud para extenderse en láminas.

• • Fragilidad: Propiedad a romperse.Fragilidad: Propiedad a romperse.

• • Plasticidad: Conserva su nueva forma una vez Plasticidad: Conserva su nueva forma una vez deformado.deformado.

• • Tenacidad: Oposición a esfuerzos lentos.Tenacidad: Oposición a esfuerzos lentos.

• • Ductilidad: Permite ser alargado o estirado en hilos.Ductilidad: Permite ser alargado o estirado en hilos.

VENTAJAS DEL ACEROVENTAJAS DEL ACERO

Alta resistenciaAlta resistencia

Uniformidad y homogeneidadUniformidad y homogeneidad

Rango elástico amplioRango elástico amplio

DurabilidadDurabilidad

Ductilidad y tenacidadDuctilidad y tenacidad

Rapidez de construcciónRapidez de construcción

ReciclabilidadReciclabilidad

Características del aceroCaracterísticas del acero

Peso específico ... 7850 kg/m3Peso específico ... 7850 kg/m3

• • Punto de fusión ... 1375°CPunto de fusión ... 1375°C

• • Coeficiente de dilatación ... 1,2x10^(-5)°C^-1Coeficiente de dilatación ... 1,2x10^(-5)°C^-1

• • Módulo de Elasticidad...Módulo de Elasticidad...

2x10^6 kg/cm2=200GPa=29000ksi2x10^6 kg/cm2=200GPa=29000ksi

ACEROS PARA USO ESTRUCTURALACEROS PARA USO ESTRUCTURAL

1.- Aceros al carbono (A7, A36) 2.- Aceros de alta resistencia y baja aleación (A242, A572) 3.- Aceros de aleación (A514)

Aceros para uso estructuralAceros para uso estructural

ACEROS PRODUCIDOS EN EL PAIS

- Acero A36

- Acero A572 grado 50

FABRICANTES DE ELEMENTOSFABRICANTES DE ELEMENTOS

Perfiles : ACEROS AREQUIPAPerfiles : ACEROS AREQUIPA

Planchas : SIDERPERUPlanchas : SIDERPERU

Tubos : ACERSA, TUPEMESATubos : ACERSA, TUPEMESA

Tubos y Perfiles livianos : PRECORTubos y Perfiles livianos : PRECOR

Fierros de construccion : Sider - ArequipaFierros de construccion : Sider - Arequipa

2.3 Propiedades2.3 Propiedades

STEEL STRUCTURES, Salmon y JohnsonSTEEL STRUCTURES, Salmon y Johnson

Ensayos de laboratorioEnsayos de laboratorio

Ensayo típico: tracción de probetas.Diagrama esfuerzo-deformacion.

Diagrama Esfuerzo-DeformaciónDiagrama Esfuerzo-Deformación

Maquina de ensayoMaquina de ensayo

• Aplica tracción.• Mide deformación para diferentes cargas.• Arroja diagrama esfuerzo-deformación.

2.4 Perfiles estructurales2.4 Perfiles estructurales

MATERIAL DE FABRICACION MATERIAL DE FABRICACION NACIONAL NACIONAL

- Planchas- Planchas - Angulos - Angulos - Canales - Canales - Tees - Tees - -

Perfil de Ala Perfil de Ala AnchaAncha

(Wide Flange)(Wide Flange)

Angulo de alas Angulo de alas igualesiguales

Perfil Te EstructuralPerfil Te Estructural

PERFIL DE PLANCHA SOLDADA

TIPOS DE ACEROTIPOS DE ACERO

Estructurales.Estructurales.

Calibre delgado: para perfiles laminados en frío.Calibre delgado: para perfiles laminados en frío.

Alambres y cables.Alambres y cables.

Fundidos: bases, piezas especiales.Fundidos: bases, piezas especiales.

Forjados: piezas compactas fuertemente cargadas.Forjados: piezas compactas fuertemente cargadas.

Para remaches.Para remaches.

Para tornillos: mayores que aceros estructurales.Para tornillos: mayores que aceros estructurales.

Para herramientas.Para herramientas.

Para soldaduras.Para soldaduras.

TIPOS DE ACEROTIPOS DE ACEROPOR SU COMPOSICIONPOR SU COMPOSICION

Según carbono y aleación.Según carbono y aleación.

Acero bajo, medio y alto carbonoAcero bajo, medio y alto carbono

Acero dulce ... barato ... bajo carbonoAcero dulce ... barato ... bajo carbono

Acero para herramientas e inoxidables ... alto carbonoAcero para herramientas e inoxidables ... alto carbono

Clasificación Contenido de carbono (%)Clasificación Contenido de carbono (%)

Bajo carbono <0,25%Bajo carbono <0,25%

Carbono medio 0,25-0,55%Carbono medio 0,25-0,55%

Alto carbono >0,55Alto carbono >0,55

TIPOS DE ACEROTIPOS DE ACEROPOR SU ALEACIONPOR SU ALEACION

Acero simple: sin aleación solo de chatarras:Acero simple: sin aleación solo de chatarras:

– – Mn < 1,65%Mn < 1,65%

– – Si < 0,60%Si < 0,60%

– – Cu < 0,60%Cu < 0,60%

Acero de baja aleación: aleantes < 5%Acero de baja aleación: aleantes < 5%

– – Mn < 1,65%Mn < 1,65%

– – Ni, Cr y MbNi, Cr y Mb

Aleantes < 5% ... aceros al carbonoAleantes < 5% ... aceros al carbono

Acero de alta aleación: aleantes > 5%Acero de alta aleación: aleantes > 5%

– – Aceros para herramientas e inoxidableAceros para herramientas e inoxidable

TIPOS DE ACEROTIPOS DE ACEROPOR SU RESISTENCIAPOR SU RESISTENCIA

Uso común en construcción: Fy < 40ksiUso común en construcción: Fy < 40ksi

Aceros de alta resistencia: 40ksi < Fy <120ksiAceros de alta resistencia: 40ksi < Fy <120ksi

Aceros de ultra alta resistencia: Fy > 200ksiAceros de ultra alta resistencia: Fy > 200ksi

TIPOS DE ACEROTIPOS DE ACEROPOR SU FORMA Y CALIDADPOR SU FORMA Y CALIDAD

Forma:Forma:

– – Barra: Varillas Corrugadas.Barra: Varillas Corrugadas.

– – PerfilesPerfiles

Acabado:Acabado:

– – Laminado en caliente y frío.Laminado en caliente y frío.

• • Revestido:Revestido:

– – EsmaltadoEsmaltado

– – Galvanizado electrolítico (zincado)Galvanizado electrolítico (zincado)

PRODUCTOSPRODUCTOS

USOSUSOS

Estructuras de marco: edificios, torres, Estructuras de marco: edificios, torres, puentes, galpones.puentes, galpones.

USOSUSOS

Cáscaras y membranas: estanques, silos, Cáscaras y membranas: estanques, silos, calderas, cascos de barco.calderas, cascos de barco.