1) Acero. Aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono y que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. El Acero estructural es es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso. Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción.
2) Historia del Acero Estructural Aunque en la antigüedad fue usado eventual y accidentalmente como elemento de trabazón, el hierro no es usado como material propio de la construcción hasta el siglo XVII. Durante los períodos Gótico y el Renacimiento se le encuentra como material complementario de componentes de madera (clavos y herrajes hechos en forma manual) y en la construcción de algunas máquinas y herramientas que facilitaron tanto la elaboración como el montaje de los elementos y partes de las construcciones. El hierro fundido se
usa en función de su alta resistencia a la compresión pero su escasa capacidad de tomar esfuerzos de flexión debido a su fragilidad, limitan su aplicación en elementos mayores en la arquitectura. En una segunda fase de su uso es en la sustitución de estructuras o partes sometidas a compresión, como el pilar y el arco. Un ejemplo del uso temprano de elementos aislados de hierro son las columnas que sostienen la campana de las cocinas del Monasterio de Santa María de Alcobaza, en Portugal, construidas en 1752. Recién comenzado el siglo XIX, Boulton y Watt inventan la viga doble T y la usan por primera vez en combinación con columnas tubulares y un sistema de bovedillas de ladrillo para los entrepisos. El proceso de desarrollo del conocimiento de los atributos del hierro así como las nuevas técnicas de producción, estructuración y desarrollo de sistemas constructivos, se mantuvo durante los primeros años del siglo XIX. Un ejemplo de lo anterior es la viga moldeada de sección T invertida utilizada en el pabellón de los enfermos del antiguo Hospital Charing Cross, en 1830 en Londres.
3) Primeras Edificaciones en Acero en el Mundo y Venezuela Ironbridge. El puente fue construido en 1779 para unir la ciudad de Brosely con el pequeño pueblo minero de Madeley y el creciente centro industrial de Coalbrookdale.
Puente de las Artes. Construido de 1801 a 1804, fue el primer puente de acero de la capital francesa
El Metropolitan Life Insurance Tower. Se encuentra ubicado en el número 1 de la Avenida Madison. Fue construido para la compañía de seguros Metropolitan Life Company. En el año 1907, por los arquitectos americanos Napoleon Le Brun e hijo, tiene 213 metros de altura y cincuenta plantas.
Home Insurance Buildin.g Fue un edificio construido en 1885, en Chicago, Illinois, USA y derribado en 1931, obra del arquitecto William Le Baron Jenney. El edificio Fue el primer rascacielos construido en el mundo usando el acero estructural. Edificado entre los años 1884 y 1885.
La Torre Eiffel. Inicialmente nombrada torre de 300 metros es una estructura diseñada por Maurice Koechlin y Émile Nouguier y construida por el ingeniero francés Gustave Eiffel en París en 1889.
En Venezuela se Encuentran.
El puente de Angostura, sobre el río Orinoco en la región de Guayana Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del mundo. Su construcción comenzó el 19 de diciembre de 1962, y fue inaugurado el 6 de enero de 1967 por el presidente Raúl Leoni.
El puente General Rafael Urdaneta o puente sobre el Lago, como es llamado localmente, es un puente que cruza la parte más angosta del Lago de
Maracaibo, en el Estado Zulia, al noroeste de Venezuela, y conecta la ciudad de Maracaibo con el resto del país. Es de los más grandes del mundo en su tipo, y el número 52 en el mundo. Su construcción fue en 1957 y se inauguro el 24 de Agosto de 1962.
4) Edificaciones más Importantes en Acero.
El edificio Empire State es un rascacielos situado en la intersección de la Quinta Avenida y West 34th Street, en la ciudad de Nueva York, Estados Unidos. Su nombre deriva del apodo del Estado de Nueva York. Fue el edificio más alto del mundo durante más de cuarenta años.
La Torre
Kuala
Lumpur
es
una
estructura
localizada
en Kuala
Lumpur construida en 1995. Es utilizada para la telecomunicación y con los 421 m de altura que alcanza su antena, se le considera como una de las torres más altas del mundo
La Torre Eiffel. Inicialmente nombrada torre de 300 metros es una estructura diseñada por Maurice Koechlin y Émile Nouguier y construida por el ingeniero francés Gustave Eiffel en París en 1889.
El Burj Al Arab es un hotel de lujo con una altura de 321 metros, siendo el cuarto hotel mรกs alto de todo el mundo.
Las Torres Petronas situadas en Kuala Lumpur son las torres gemelas mรกs altas del mundo. Estas torres cuentan con una altura de 452 metros.
En Venezuela se Encuentran.
El puente General Rafael Urdaneta o puente sobre el Lago, como es llamado localmente, es un puente que cruza la parte mĂĄs angosta del Lago de Maracaibo, en el Estado Zulia, al noroeste de Venezuela, y conecta la ciudad de Maracaibo con el resto del paĂs. Su longitud es de 8.678,90 m y su ancho 19,4 m.
El puente de Angostura sobre el río Orinoco en la región de Guayana Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del mundo. Actualmente sigue siendo el más largo de América Latina. Tiene una longitud de 1.678,5 m y un ancho de 14,6 m
Puente Orinoquia, como fue bautizado el día de su inauguración convirtiéndose en la segunda estructura en ser levantada sobre el río Orinoco después del puente de Angostura. Es una de las obras de infraestructura más
importantes de la zona sur de Venezuela. Tiene una longitud de 3.156 m y su ancho es de 24,7 m.
5) Fallas en Edificaciones de Acero. Pandeo. Probablemente la causa que con mayor frecuencia ha provocado la falta de estructuras metálicas es el pandeo de algunos de sus elementos o de la construcción en conjunto. Las secciones cada vez más esbeltas que se utilizan contribuyen a este problema y se ha presentado aún más a menudo durante el proceso de construcción de las obras. La solución con relación a este tipo de falla es por consiguiente el contraventeo.
Daños en conexiones. Los defectos en las uniones entre los elementos de una estructura o de ésta con sus apoyos han sido causa de frecuentes fallas en construcciones metálicas. Se han debido a la omisión en planos y especificaciones de los detalles necesarios para fabricar las juntas, a la falta de congruencia entre las hipótesis de cálculo y acciones a movimientos debidas a sismos.
Falla Frágil. Bajo determinada circunstancias una estructura puede fallar en forma repentina, sin muestras de deformación previa y a esfuerzos mucho más bajos a los que, en teoría, debieran producir la falla.
Factores que influyen en la falla frágil son: presencia de muescas, temperatura de servicio, estados de esfuerzos, espesor y composición química. Se ha utilizado la prueba de impacto de charpy para visualizar una posibilidad de una falla frágil. Fatiga. La falla por fatiga se presenta en tres etapas: Se inicia una grieta microscópica, se propaga la grieta hasta su tamaño crítico y se excede la resistencia del elemento agrietado y se produce la falla.
Vibraciones. Una estructura falla cuando de ja de servir a los fines a que fue destinada Una vibración excesiva es, en este sentido, una falla y debe por lo tanto, tomarse medidas durante el diseño para prevenirlas, así como establecer criterios para controlarlas si llegan a presentarse. La magnitud de la vibración depende de las características de la estructura y de la acción que provoca.
Corrosión. La mayor parte de los metales al exponerse a medio ambiente sin protección reaccionan con los elementos de ese ambiente dando lugar así al fenómeno de corrosión el producto de la corrosión se deposita sobre el material y éste reduce su espesor. La corrosión se puede presentar en seco, a temperatura normal, la importante es la corrosión húmeda que se presenta en presencia de líquidos, normalmente agua. Los aceros resistentes a la corrosión son caros, por ellos se utilizan pinturas o compuestos asfálticos para protegerlos. La corrosión se acelera por la presencia de corrientes eléctricas y por el contacto entre metales de distinto potencial eléctrico en presencia de humedad.
En todos los casos la clave contra los efectos nocivos de la corrosión, la palabra clave es el mantenimiento.
Fuego. Los edificios de acero cuyas condiciones externas e internas no permiten que en caso de incendio se alcancen grandes temperaturas (400° C) no requerirán en general ninguna protección y pueden considerarse resistentes al fuego. Para temperaturas grandes el acero debe aislarse terminantemente con resistentes al fuego. Para temperaturas grandes el acero debe aislarse terminantemente con materiales resistentes al fuego.
Sismo. Los sismos son movimientos convulsivos en el interior de la tierra y que generan una liberación repentina de energía que se propaga en forma de ondas provocando el movimiento del terreno. Pueden provocar daños en las estructuras como vigas, armaduras, columnas y fracturas de placas de cortante.
6) Clasificación de Miembros y Estructuras de Acero. El acero estructural, se clasifica en: PERFILES ESTRUCTURALES: Los perfiles estructurales son piezas
de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.
BARRAS: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya sección transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaños. PLANCHAS: Las planchas de acero estructural 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.
7) Propiedades y Comportamiento Mecánicas del Acero cuando es Sometida a Cargas.
Son las propiedades que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas tendentes a alterar su forma. Un resumen de los diferentes tipos de cargas fundamentales a los que puede estar sometido cualquier estructura o maquina son: tracción, compresión, cortadura, flexión torsión pandeo y la combinación de esta.
Resistencia: capacidad de un metal a soportar una carga externa de las mencionadas anteriormente sin llegar a romperse. Por lo que cada tipo de carga tiene su resistencia correspondiente, normalmente se suele trabajar con una R menor a la rotura procurando que no se entre en el periodo plástico del material, es decir, que se trabaje en el periodo elástico. Dureza: existen dos tipos de dureza física que es la capacidad de un metal a dejarse ser rayado por otro; y la técnica que es la capacidad de un metal a ser
penetrado
por
otro
material.
Esta propiedad tiene gran importancia en la fabricación mecánica ya que muchas decisiones que se tomen se basaran en este dato como puede ser la elección de herramienta de corte. Resiliencia: resistencia de un material a romperse por choque. Fluencia: propiedad que tiene algunos materiales a deformarse lenta y espontáneamente bajo su propio peso o pequeñas cargas. Esta deformación se conoce como creep. Comportamiento del Acero sometido a Cargas. Fatiga: si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas se puede llegar a producir su rotura incluso con cargas que si actuasen de forma continua no producirían
deformaciones.
Antes de explicar las cuatro siguientes propiedades conviene saber en términos generales lo que sucede a una probeta de aleación metálica como el acero
al
ser
sometido
a
un
esfuerzo
de
tracción.
Al aplicar una carga progresiva a una probeta, esta se va a ir deformando proporcionalmente a la carga aplicada de tal manera que al cesar la carga la probeta va a recuperar la carga inicial, si nosotros seguimos aumentando la carga llegara un momento que al quitar la carga la probeta quedara con una deformación permanente y ya aumentado aun más la carga llegara a romperse la probeta. Elasticidad: capacidad de un cuerpo elástico para recobrar su forma a cesar la causa que lo deformo, aquí aparecerá un término que es el límite elástico definido como la máxima carga a la que puede estar sometido el material sin sufrir deformaciones, valor muy empleado en el cálculo de maquinaria ya que para estos menesteres se suele trabajar en el periodo elástico. Plasticidad: capacidad de un material a deformarse permanentemente sin llegar a romperse una vez cesada la carga de lo deformo.
Tenacidad: capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura. Para medir esta propiedad es muy importante la forma de la probeta y la medida con que aplica la carga. Fragilidad: propiedad que expresa falta de plasticidad y por tanto de tenacidad. Los metales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce drásticamente nada mas sobrepasar el límite elástico. Ductibilidad: es la medida del grado de deformación plástica que puede soportar un material antes de su rotura. Se puede expresar cuantitativamente como el alargamiento porcentual que se produce o la reducción de área porcentual que se produce.