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METALESSistemas de Construcción y Estimación – Prof: D. Carolina Stevenson Rodriguez
METALES: Generalidades
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SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓNPROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez
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CONTENIDO
Características físicas del material
Métodos de producción
Piezas de aceroProtección
Generalidades
Posibles aplicaciones
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Moldeo Conformación en seco Cortar Fijar - mecánico (fijación)
Tendido Conformación en húmedo Fijar - mecánico (fijación) Fijar - Químico (pegante)
Fijar - Químico (pegante) Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Térmico (Termofusión)Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Fijar - Electro/químico (Soldadura)
Figurar mecánicamente
Figurar térmicamente
T E C N I C A S D E C O N S T R U C C I O N
M e t a l e s
AceroVarillas redondas, perfiles laminados en
caliente(en forma de I, C o L) , perfiles dobladosen frío, Láminas cold rolled, láminas hot rolled,
lámina alfajor, tubos
Elemento prefabricado, MobiliarioInterior, Mobiliario urbano tanques,
herrajes, accesorios tubería, bombas,Aparatos iluminación
Acero corten Láminas, Tubos
Acero Inoxidable Láminas, Tubos, Cables trenzados
Elemento prefabricado, mobiliariointerior, Mobiliario urbano, herrajes,tanques, griferías, accesorios tubería,
Carpintería, Aparatos iluminación,Aparatos sanitarios
Acero galvanizado Láminas, Tubos, Tejas onduladas/grecadas,Láminas grecadas (Steel deck), Cables trenzados
Accesorios tubería, Accesorios eléctricos,Carpintería, Mobiliario interior,
Mobiliario exterior, Aparatos iluminación
Aluminio Perfiles extruidos, láminas, tejasonduladas/grecadas
Mobiliario Interior, Mobiliario Urbano,
griferías, herrajes, cerraduras, bombas,Carpintería, Aparatos iluminación,Elemento prefabricado
Cobre Láminas, Tubosaccesorios tubería, Elemento
prefabricado
Bronce Láminas, Tubosaccesorios tubería, Elemento
prefabricado
Titanio Tejas pequeño formato Láminas
F O R M A D E P R E S E N T A C I O N E N O B R A
Amorfo Pequeños elementos Semi-producto Componentes
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Usos Históricos
Los metales han sido manipulados por el hombre desde hace siglos debido a su resistencia yversatilidad para ser moldeado en diferentes formas y objetos.
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El rol de los metales en arquitectura toma gran importancia durante el siglo XVIII cuando elhierro se logro procesar a bajo costo para la manufactura de elementos estructurales …
World's first cast iron bridge, River Severn, Coalbrookdale, Abraham Derby, 1779
Usos Históricos
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Crystal Palace, Hyde park, London, 1851 by Joseph Paxton
El Palacio de Cristal se construyo como un icono tecnológico de la revolución industrial. Lacombinación de hierro fundido y forjado se presento como un material novedoso conexcelentes capacidades estructurales.
33m high, 564m long
Usos Históricos
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Delgadas columnas de hierro fundido empezaron a remplazar elementos estructurales pesadosde mampostería. Esto dio lugar a la aparición de grandes ventanas y fluidez espacial.
New York City's SoHo Cast Iron Historic District, 1870s
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En 1858 Henry Bessemer patentó un proceso de refinación y reducción de hierro para produciracero en cantidades industriales a bajo costo…
Bessemer process/1858
Bessemer converter
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La primera gran estructura en acero fue el Forth Railway Bridge en Gran Bretaña.
Forth Railway Bridge, Benjamin Baker, 1890
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Construcciones como la torre Eiffel en Paris y la Estatua de la Libertad en NY ejemplifican lanueva era industrial del la segunda mitad del siglo XIX.
Eiffel Tower by Gustave Eiffel, Paris, 1889he Statue of Liberty, by Gustave Eiffel, New York, 1886
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La producción industrial de acero hizo posible la construcción de grandes edificios en tiemposrelativamente cortos …
Lunch break on a steel beam, Rockefeller Center, New York, 1932
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El acero jugo un papel muy importante en el desarrollo de la arquitectura moderna ycontemporánea del siglo XX.
The Seagram Building, New York, by Mies van derRohe, 1957
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El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono (0.2% -2.14%dependiendo del grado). Materiales como el acero inoxidable contienen además Cromo yNíquel para mejorar la resistencia a la corrosión y aumentar la capacidad portante…
Que es el acero?
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El acero es uno de los materiales constructivos mas resistentes y económicos en arquitectura
Buena relación resistencia/peso
Gran resistencia por volumen.
Alta rigidez.
Trabaja bien a compresión y a tensión.
Propiedades: MECANICAS
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El acero es un material con un buen coeficiente elástico (deformación temporal bajo cargas)…
Propiedades: MECANICAS
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El acero trabaja adecuadamente en el rango plástico (en frio o en caliente ). Esta cualidadfacilita su manejo (plegado, enrollado y doblado) evitando ruptura .
off-line machine to punch, slit and form sections of cold-rolled steelMachine to cast steel
Propiedades: MECANICAS
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El acero tiene poca resistencia al fuego, se expande perdiendo su rigidez y capacidad portantecolapsando rápida y muchas veces inesperadamente.
Windsor Tower Fire, Madrid, 2005
Propiedades: MECANICAS
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Las temperaturas promedio durante un incendio alcanzan entre 700º-900ºC. El acero se debilitadramáticamente bajo 230ºC, reteniendo solo el 10% resistencia inicial cuando llega a los 750ºC.
TIME (minutes)
Comparative strength loss of wood vs steel
S T R E N G T
H ( % )
Propiedades: MECANICAS
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El acero estructural requiere protección externa para minimizar la absorción de calor duranteun incendio.
Recubrimiento
de concreto
Recubrimiento
con paneles de
yeso cemento
Espumas en
spray
Métodos de protección contra el fuegoRecubrimiento de concreto
Recubrimiento yeso cemento
Espumas en spray
Paneles de yeso cemento
suspendidos
Propiedades: MECANICAS
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El acero tiene una alta conductividad térmica. Por esto es susceptible a puentes térmicos (cold-bridging) a menos que sea apropiadamente aislado….
Thermal bridge caused by steel beam
Propiedades: TERMICAS
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La corrosión es un proceso electro-químico que transforma el acero en hidróxido de hierro(oxido). El acero se corroe en contacto con la humedad, ácidos, sales, aceites y otros químicos.
Propiedades: QUIMICAS
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El acero necesita ser protegido para reducir la corrosión. Algunos tratamientos disminuyen eldaño o lo hacen menos visibles; otros mejoraran su resistencia contra el oxido.
Galvanización (zinc) Pintura en spray
Protección catódicarecubrimientos
acero inoxidable
Propiedades: MECANICAS
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Pros•El acero es un material fácil de reciclar.•Relativamente poco desperdicio en suproducción.
Cons
•
Gran cantidad de energía es utilizadadurante su producción .•El acero inoxidable no es magnético loque hace mas difícil su selección parareciclaje.•Es un material no renovable.
•Buen conductor térmico propenso acold-bridging .
Pile of steel scrap to be recycled
Propiedades: AMBIENTALES
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ALTO HORNO HORNO ELECTRICO
Método de Producción
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http://www.youtube.com/watch?v=8x1Hf_U-1fo&playnext_from=PL&feature=PlayList&p=4DEC3104AF2F4B72&playnext=1&index=1
Método de Producción
http://www.youtube.com/watch?v=2Aip_Jg_BC8&feature=related
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FORMACIÓN: Los métodos para dar forma al acero en caliente, son tres:
LAMINADO
GravadoMolde Inferior
Molde superior
Acero Caliente
Pieza Forjada
FORJADO EXTRUSIÓN
Método de Producción
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ACERO LAMINADOMétodo de Producción: LAMINADO
M P
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Perfiles huecos
Método de Producción: EXTRUSIÓN
M P
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Método de Producción: EXTRUSIÓN
http://www.youtube.com/watch?v=067u69Q2quc&feature=related
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La Trefilación es un proceso de deformación en frio que permite reducir el diámetro singeneración de virutas
Método de Producción: TREFILACIÓN
alambre de amarre o alambre negro
recocido
http://www.youtube.com/watch?v=2qNXlDtewE8
M P
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Cold rolled or pressed steel sections are normally used for secondary structures…
Perfil ZPerfil Sigma Perfil C
Otros perfiles
Método de Producción: TREFILACIÓN
M P
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Método de Producción: TREFILACIÓN
M P
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Corte con Plasma Corte con sierra
perforadotaladrado
Método de Producción: CORTADO/PERFORADO
M P
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soldadura
PunchingPruebas no destructivas Revestimiento Shot blast revestimiento
Método de Producción: SOLDADURA/REVESTIMIENTO/PRUEBAS
M P
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Método de Producción: PIEZAS COMPUESTAS
M P
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Paneles compuestos
Steel deck
Two-way steel deck
Método de Producción: PRODUCTOS COMPUESTOS
C D
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Ventajas:
• Alta resistencia y rigidez.•Fácil de reciclar.•Poco desperdicio.•Flexibilidad de diseño (modular, fácil de dar
forma and unir).•Rapidez en la construcción.•durabilidad.•Relativo bajo costo.
Consideraciones de Diseño
B
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•
Allen, Edward, and Joseph Iano. Fundamentals of building construction: materials and methods. 4th ed. Hoboken,N.J.: J. Wiley & Sons, 2004.• Arlene Maria Sarmanho. “Steel framing: arquitectura” IBS/CBCA. Rio de Janeiro 2006.
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BIBLIOGRAFIA