1- Introduccion Al Concreto Armado y Caracteristicas y Propiedades

CONCRETO ARMADO I I.- INTRODUCCIÓN AL CONCRETO ARMADO II.- CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DEL CONCRETO Y ACERO INTEGRANTES: Gala Valenzuela, Guiliana Del Pilar Girao Flores, Ronald Gustavo Ivala Capcha, Delina Isalys Salazar Fuentes, Milagros Rocío 

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Tasayco García, Juan Pablo

4TO “A”

CONCRETO ARMADO I 4TO “A”

Dedicatoria A todas aquellas personas que buscan la superación a través del esfuerzo con un único fin; el desarrollo de una sociedad justa y equilibrada con ciudadanos acordes a ella.

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INTRODUCCIÓN

Contrariamente a la impresión que uno podría llevarse al mirar el ambiente hecho por el hombre en el siglo XX, el concreto es un material de construcción relativamente reciente. Sólo se ha convertido en un material de construcción establecido durante el último siglo. ¿Cómo se desarrolló el concreto?, ¿Qué factores alimentaron su progreso?, y ¿Cuáles fueron algunos de sus puntos cruciales?

Desde la alborada de la historia, el hombre ha buscado materiales para pegar piedras y ladrillos en paredes y fundaciones. Los asirios y babilonios utilizaron materiales bituminosos en sus muros; los egipcios utilizaron morteros de cal y yeso en la construcción de la Pirámide de Keops y en otras estructuras.

Los morteros romanos han tenido una muy buena reputación debido a la durabilidad de sus estructuras. Los acueductos y el Coliseo lo confirman. Dichos morteros se hacían de cal mezclada con una roca volcánica llamada puzolana, hallada cerca Esto formaba unpor material cementante, que endurecía bajodelelMonte agua. Vesubio. Los romanos no sabían qué elfirme, mortero de puzolana era superior al de cal, pero desplegaron una gran habilidad en prepararlo y utilizarlo. La marcada duración de estas estructuras se debe en parte a este mortero de cal y sílice y en parte al clima favorable en la zona.

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ANTECEDENTES HISTÓRICOS La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la historia de la construcción. Cuando el hombre optó por levantar edificaciones utilizando materiales arcillosos o pétreos, surgió la necesidad de obtener pastas o morteros que permitieran unir dichos mampuestos para poder conformar estructuras estables. Inicialmente se emplearon pastas elaboradas con arcilla, yeso o cal, pero se deterioraban rápidamente ante las inclemencias atmosféricas. Se idearon diversas soluciones, mezclando agua con rocas y minerales triturados, para conseguir pastas que no se degradasen fácilmente. El concreto fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria antes de Cristo.Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado por una mezcla de cal y ceniza volcánica. Este material podía sumergirse en agua manteniendo sus propiedades a diferencia de los morteros de cal usados siglos antes en la antigua isla de Creta. La obra más grande erigida por los romanos fue el Panteón con su bóveda de 43.20 m. de diámetro. El.uso de este material en la construcción paso al olvido con la caída del Imperio y no fue sino hasta mediados del siglo XVIII que su uso se extendió nuevamente. El primer registro del uso de concreto en los tiempos modernos, se remonta a 1760 cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubrió, mientras proyectaba el faro Eddystone, que una mezcla de caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerante hidráulico resistente al agua. En 1824, Joseph Aspdin elaboró cemento mezclando arcilla y caliza de diferentes canteras y calentándolas en un horno. El concreto obtenido con este aglomerante se asemejaba a las piedras propias de la isla de Portland, al sur de Inglaterra, motivo por el cual se le llamó cemento Portland, material que comenzó a fabricarse con mayor fuerza desde entonces. En ocasiones, la mezcla era calentada en exceso y se endurecía, siendo desechada por considerarse inútil. En 1845, T. C. Johnson descubrió que el mejor cemento provenía de la pulverización de esta sustancia "inútil" denominada clinker. Este es el cemento que se conoce hoy en día. El concreto armado se usó desde la tercera década del siglo XIX. Entre 1832 y 1835, Sir Marc Isambard Brunel y Francois Martin Le Brun erigieron, en Inglaterra y Francia, respectivamente, estructuras de este material tales como arcos y edificaciones. En 1848, Joseph Louis Lambot construyó un bote de concreto reforzado el cual presentó en la Exposición de París en 1854 y patentó en 1855. En Inglaterra, W.B.desechadas Wilkinson, registró, en 1855, pisodespués, de concreto reforzado con cuerdas de acero en las minas. Ununaño Francois Coignet patentó un sistema de refuerzo para pisos consistente en barras de acero embebidas en el concreto.

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A pesar de los precedentes antes indicados, Joseph Monier, francés, es considerado el creador del concreto reforzado. Dedicado a la jardinería, fabricó macetas de concreto con refuerzo de mallas de alambre, registrando el sistema en 1867. En los años siguientes patentó el uso de esta técnica para la construcción de tanques, puentes, tuberías, vigas, columnas y escaleras. En 1879, G.A. Wayss, de la firma Wayss and Freitag de Alemania, compró la patente de Monier y en 1887, publicó un libro acerca de sus métodos constructivos. Por su parte, Rudolph Schuster, de Austria, adquirió también los derechos de patente. De este modo, el nombre de Monier, como creador del concreto armado, se extendió por todo Europa. En Estados Unidos, Thaddeus Hyatt, abogado e ingeniero, realizó experimentos en vigas de concreto reforzado alrededor de 1850. Sus resultados no se publicaron sino hasta 1877. Inves- . tigó acerca de la resistencia del concreto al fuego y llegó a la conclusión que los coeficientes de dilatación térmica, tanto del concreto como del acero eran muy similares. Con sus estudios, Hyatt sentó los principios sobre los cuales se desarrolla el análisis y diseño de los elementos de concreto reforzado. En Francia, el desarrollo del uso del concreto reforzado se debió en gran parte a Francois Hennebique quien estableció un estudio de ingeniería y proyectó cientos de estructuras del nuevo material. En 1900, el Ministerio de Obras Públicas de Francia convocó a un comité a cargo de Armand Considere para la elaboración de especificaciones técnicas para concreto armado. Estas fueron publicadas en 1906. En los años siguientes, Perret, Ribera, Garnier, Freyssinet, Maillart, Boussiron, Mex Berg, entre otros, proyectan y construyen obras en concreto armado que van descubriendo poco a poco las multiples posibilidades de este nuevo material. En el Perú, los primeros barriles de cemento llegaron en 1850. El concreto con él elaborado se usó para la construcción de cimentaciones y para mejorar los acabados de las estructuras. Posteriormente, se le utilizó en combinación con acero para la construcción de edificios, puentes, cueductos, etc. En 1915, llegaron los primeros hornos para la fabricación de cemento encargados por la empresa estadounidense Foundation Co. Un año después, éstos fueron comprados por la Compañía Peruana de Cemento Portland. En los años 50, se estableció, en Lima, la primera empresa de concreto premezclado. De ahí a la fecha, han ido apareciendo numerosas empresas productoras de cemento y de concreto premezclado. En la actualidad, este material es el más utilizado en la construcción en nuestro país.

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2.1 VENTAJAS Durabilidad La durabilidad del concreto como la capacidad para comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas y químicas agresivas a lo largo de la vida útil de la estructura protegiendo también las armaduras y elementos metálicos embebidos en su interior. Por tanto no solo hay que considerar los efectos provocados por las cargas y solicitaciones, sino también las condiciones físicas y químicas a las que se expone. Por ello se considera el tipo de ambiente en que se va a encontrar la estructura y que puede afectar a la corrosión de las armaduras, ambientes químicos agresivos, zonas afectadas por ciclos de hielo-deshielo, etc

Resistencia a la compresión En el proyecto previo de los elementos, la Resistencia característica (fck) del concreto es aquella que se adopta en todos los cálculos como resistencia a compresión del mismo, y dando por hecho que el concreto que se ejecutará resistirá ese valor se dimensionan las medidas de todos los elementos estructurales. La resistencia del concreto a compresión se obtiene en ensayos de rotura a compresión de probetas cilíndricas normalizadas realizados a los 28 días de edad y fabricadas con las mismas amasadas puestas en obra.

Diversificación de formas La consistencia es la mayor o menor facilidad que tiene el concreto fresco para deformarse y consiguientemente para ocupar todos los huecos del molde o encofrado. Influyen en ella distintos factores, especialmente la cantidad de agua de amasado, pero también el tamaño máximo de los agregados, la forma de los agregados y su granulometría. La consistencia se fija antes de la puesta en obra, analizando cual es la más adecuada para la colocación según los medios que se dispone de compactación. Se trata de un parámetro fundamental en el concreto fresco.

Cohesión y manejabilidad La cohesión y manejabilidad de las mezclas de concreto son características que contribuyen a evitar la segregación y facilitar el manejo previo y durante su colocación en las cimbras. Consecuentemente, son aspectos del comportamiento

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del concreto fresco que adquieren relevancia en obras donde se requiere manipular extraordinariamente el concreto, o donde las condiciones de colocación son difíciles y hacen necesario el uso de bomba o el vaciado por gravedad. Prácticamente, la finura es la única característica del cemento que puede aportar beneficio a la cohesión y la manejabilidad de las mezclas de concreto, por tanto, los cementos de mayor finura como el Pórtland tipo III o los Pórtland-puzolana serían recomendables en este aspecto. Sin embargo, existen otros factores con efectos más decisivos para evitar que las mezclas de concreto segreguen durante su manejo y colocación. Entre máximo tales factores puede mencionarse la composición granulométrica y el tamaño del agregado, el consumo unitario de cementante, los aditivos inclusores de aire y el diseño de la mezcla de concreto.

2.2 DESVENTAJAS 

Asentamiento y sangrado

En cuanto el concreto queda en reposo, después de colocarlo y compactarlo dentro del espacio cimbrado, se inicia un proceso natural mediante el cual los componentes más pesados (cemento y agregados) tienden a descender en tanto que el agua, componente menos denso, tiende a subir. A estos fenómenos simultáneos se les llama respectivamente asentamiento y sangrado, y cuando se producen en exceso se les considera indeseables porque provocan cierta estratificación en la masa de concreto, según la cual se forma en la superficie superior una capa menos resistente y durable por su mayor concentración de agua. Esta circunstancia resulta particularmente inconveniente en el caso de

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pavimentos de concreto y de algunas estructuras hidráulicas cuya capa superior debe ser apta para resistir los efectos de la abrasión mecánica e hidráulica. Los principales factores que influyen en el asentamiento y el sangrado del concreto son de orden intrínseco, y se relacionan con exceso de fluidez en las mezclas, características deficientes de forma, textura superficial y granulometría en los agregados (particularmente falta de finos en la arena) y reducido consumo unitario y/o baja finura en el cementante. Consecuentemente, las medidas aplicables para moderar el asentamiento y el sangrado consisten en inhibir la presencia de dichos factores, para lo cual es pertinente: 1) Emplear mezclas de concreto con la consistencia menos fluida que pueda colocarse satisfactoriamente en la estructura, y que posea el menor contenido unitario de agua que sea posible, inclusive utilizando aditivos reductores de agua si es necesario. 2) Utilizar agregados con buena forma y textura superficial y con adecuada composición granulométrica; en especial, con un contenido de finos en la arena que cumpla especificaciones en la materia. 3) Ensayar el uso de un aditivo inclusor de aire, particularmente cuando no sea factible cumplir con la medida anterior. 4) Incrementar el consumo unitario de cemento y/o utilizar un cemento de mayor finura, como el portland tipo III o los portland-puzolana. En relación con esta última medida, es un hecho bien conocido la manera como se reduce la velocidad de sangrado de la pasta al aumentar la superficie específica del cemento.

Estabilidad volumétrica Una característica indeseable del concreto hidráulico es su predisposición a manifestar cambios volumétricos, particularmente contracciones, que suelen causar agrietamientos en las estructuras. Para corregir este inconveniente, en casos que lo ameritan, se han desarrollado los cementos expansivos que se utilizan en los concretos de contracción compensada(22), pero que todavía no se producen localmente. 

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Tiene poca resistencia a la tracción, aproximadamente la décima parte de

su resistencia a la el inevitable. acero se coloca de modo que absorba estos esfuerzos, la compresión. formación deAunque grietas es

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Requiere de encofrado lo cual implica su habilitación, vaciado, espera hasta que el concreto alcance la resistencia requerida y desencofrado. con el tiempo que estas operaciones implican. El costo del encofrado puede alcanzar entre un tercio y dos tercios del costo total de la obra. 

Su relación resistencia a la compresión versus peso está muy por debajo que la correspondiente al acero, el cual es más eficiente cuando se trata de cubrir grandes luces. El concreto requiere mayores secciones y por ende el peso propio es una carga muy importante en el diseño. 

Requiere de un permanente control de calidad, pues ésta se ve afectada por las operaciones de mezcla, colocación, curado, etc. 

Presenta deformaciones variables con el tiempo. Bajo cargas sostenidas, las deflexiones en los elementos se incrementan con el tiempo. 

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3.1 MÉTODO DE LOS ESFUERZOS DE TRABAJO Ó DE ESFUERZOS PERMISIBLES Ó TEORÍA ELÁSTICA Los elementos mecánicos producidos en los distintos elementos por las solicitaciones de servicio o de trabajo se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos en las distintas secciones debido a los elementos mecánicos, por métodos también basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo así calculados, deben mantenerse por debajo de ciertos esfuerzos permisibles que se consideran aceptables, el método es razonable en estructuras de materiales con un comportamiento esencialmente elástico. En un principio, las estructuras se diseñaron empleando esfuerzos permisibles o de trabajo, que limitaban el esfuerzo normal o tangencial de una pieza o una fracción del esfuerzo de fluencia del material, razón por la cual se le denomina comúnmente "diseño elástico" aunque es más correcto el termino: "diseño por esfuerzos permisibles o de trabajo".

Cabe señalar que si se aprovecha la resistencia del material más allá de su punto de fluencia (como es el caso del acero) y se defina el esfuerzo permisible en función del esfuerzo de falla se estará diseñando plásticamente, por lo cual es impropio el término de diseño elástico.

3.2 DISEÑO POR RESISTENCIA ÚLTIMA. El método de diseño por resistencia o método de factor de carga es esencialmente un de límite estadosdelímites con énfasisdespués en los estados últimos, revisando los diseño estados serviciabilidad de quelímites el diseño srcinal éste completo.

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En este criterio, las cargas de trabajo en el diseño son multiplicadas por factores de carga y la estructura es diseñada para resistir hasta su capacidad última las cargas factorizadas. Los factores de carga asociados con un tipo de carga son ajustados para reflejar el grado de variación e incertidumbre de esa carga. En la Referencia 17 se especifican los valores de factores de carga para diversas combinaciones de acciones. Expresado en forma sencilla, factor de carga es la cantidad por la que deben multiplicarse las cargas para obtener la máxima capacidad de la estructura. Para combinaciones de carga comunes (CM + CV), se especifica factor cargaun defactor 1.4. Para combinaciones de carga excepcionales (CM + CV +unCA), se de aplicará de carga de 1.1. El momento último actuante será: Mu = FcMs < MR 3.9 dónde: Fc = Factor de carga. Ms = Momento de servicio. MR = Momento resistente La resistencia de los elementos a ciertos efectos se tiene aplicando alguna teoría acertada. La resistencia obtenida se afecta de un factor de reducción, que afecta a diversos valores de acuerdo al tipo de efecto: Para flexión: FR = 0.9 Para cortante: FR = 0.8. Para flexocompresión: FR = 0.75. En la Referencia 4 se establece que cuando la resistencia del concreto no es mayor que 350 kg/cm2, y el presfuerzo efectivo o final no es menor que la mitad del esfuerzo resistente, fsr, del acero de presfuerzo, el esfuerzo en el acero de presfuerzo fsp cuando se alcanza la resistencia puede calcularse para secciones con presfuerzo total como:

3.10

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1.1) BASE TEÓRICA El concreto es un producto artificial compuesto que consiste de un medio ligante denominado pasta, dentro del cual se encuentran embebidas partículas de un medio ligado denominado agregado. La pasta es el resultado de la combinación química del material cementante con el agua. Es la fase continua del concreto dado que siempre esta unida con algo de ella misma a través de todo el conjunto de este. El agregado es la fase discontinua del concreto dado que sus diversas partículas no se encuentran unidas o en contacto unas con otras, sino que se encuentran separadas por espesores diferentes de pasta endurecida. Las propiedades del concreto están determinadas fundamentalmente por las características físicas y químicas de sus materiales componentes, pudiendo ser mejor comprendidas si se analiza la naturaleza del concreto.

1.2) IMPORTANCIA DEL CONCRETO Actualmente el concreto es el material de construcción de mayor uso en nuestro país. Si bien la calidad final del concreto depende en forma muy importante del conocimiento del material y de la calidad profesional del ingeniero, el concreto es, en general, desconocido en muchos de sus siete grandes aspectos: naturaleza, materiales, propiedades, selección de las proporciones, proceso de puesta en obra, control de calidad e inspección, y mantenimiento de los elementos estructurales. La principal limitación a las multiples aplicaciones que se pueden dar al concreto es el desconocimiento de alguno de los aspectos ya indicados; así como de la mayor o menor importancia de los mismos de acuerdo al empleo que se pretende dar al material. Ello obliga al estudio y actualización permanentes para obtener del concreto las máximas posibilidades que como material puede ofrecer al Ingeniero.

1.3) COMPOSICIÓN DEL CONCRETO

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El concreto se compone de: 

Cemento



Agregados



Agua



Si es necesario aditivos

1.4.1) CEMENTOS DEFINICIÓN El cemento es el componente más activo del concreto y, generalmente, tiene el mayor costo unitario. Por ello, y considerando que las propiedades del concreto dependen tanto de la cantidad como de la calidad de sus componentes, la selección y uso adecuado del cemento son fundamentales para obtener en forma económica las propiedades deseadas para una mezcla dada. En el mercado peruano existe variedad de cementos para ser empleados por el usuario y la mayoría de ellos proporcionan adecuados niveles de resistencia y durabilidad en las obras usuales. Algunos de los cementos disponibles proporcionan niveles más altos para determinadas propiedades que aquellos exigidos por las especificaciones de la obra, por lo que siempre debe indicarse en éstas los requisitos exigidos para el cemento. Imponer requisitos que no son necesarios es antieconómico y, además, puede perjudicar características importantes del concreto. La importancia de elaborar especificaciones adecuadas es obvia, ya que ellas deben garantizar que sólo se ha de emplear la cantidad y tipo de cemento adecuados para alcanzar los requisitos que se desea obtener en el concreto. La totalidad de los cementos empleados en el Perú son cementos portland que cumplen con los requisitos que especifica la Norma ASTM C 150; o cementos combinados, que cumplen con lo indicado en la Norma ASTM C 595.

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FABRICACIÓN DEL CEMENTO Para la fabricación del cemento portland se procede, esquemáticamente, de la siguiente manera: La materia prima, material calizo y material arcilloso, se tritura, mezcla y muele hasta reducirla a un polvo fino. Los procedimientos de mezcla y molido pueden efectuarse en seco o húmedo. La dosificación de los materiales debe ser la adecuada a fin de evitar perjuicio en la calidad. El polvo fino pasa a un horno rotatorio donde es calentado lentamente hasta el punto de clinkerización. En la etapa inicial del proceso de calentamiento el agua y el anhidrido carbónico son expulsados. Al acercarse la mezcla a las regiones más calientes del horno se producen las reacciones químicas entre los constituyentes de la mezcla cruda. Durante estas reacciones se forman nuevos compuestos, algunos de los cuales alcanzan el punto de fusión. El producto resultante, clinker, cae a uno de los diversos tipos de enfriadores, o se deja enfriar al aire. Posteriormente se combina con un porcentaje determinado de yeso y el conjunto se muele hasta convertirlo en un polvo muy fino al que se conoce como cemento portland.

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PROCESO DE OBTENCIÓN DEL CEMENTO

EXTRACCION DE CANTERAS

CHANCADO

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MOLINO DE CRUDO

HORNEADO

ENSACADO

MATERIAS PRIMAS Al definir el clinker se indicó que el crudo del cual procede está constituido por mezclas de materias primas de naturaleza caliza y arcillosa. Las calizas, esencialmente silicatos cálcicos, y las arcillas, principales aportadoras de sílice junto con sus intermedias las margas, aportadoras de alúmina y hierro, constituyen

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de las que pudiera llamarse materias primas principales para la fabricación del cemento portland.

LOS COMPUESTOS PRINCIPALES DEL CEMENTO COMPOSICIÓN MINERALÓGICA DEL CLINKER El clinker, tal como él sale de los hornos, puede asimilarse a una roca artificial cuya génesis es comparable a la de las ricas ígneas de srcen eruptivo. Petrográficamente se le considera como un conglomerado de elementos cristalinos y fase vitrea, formado por consolidación de un crudo el cual ha sido parcialmente fundido al ser sometido a temperaturas del orden de 1200 a 1500C. Visto al microscopio, el clinker se presenta con la apariencia de una roca hipocristalina, de estructura granular muy fina y poco vidrio. Se aprecian constituyentes, algunos de los cuales se han homologado como minerales resultantes de la consolidación de sistemas en equilibrio, formados a partir de los óxidos que figuran en la composición qímica del cemento. Entre estos constituyentes se distinguen tres grupos: 



El de los silicatos El del material intersticial. En este grupo se incluye el vidrio, cuando lo hay.

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

El de los óxidos, que en pequeña cantidad forman inclusiones en los constituyentes de los grupos anteriores.

LOS COMPUESTOS PRINCIPALES Durante el proceso de fusión de la materia prima que ha de dar srcen al clinker se forman silicatos cálcicos, aluminatos cálcicos y ferritos de composición compleja. De ellos los componentes básicos del cemento son los silicatos cálcicos. La fórmula de composición de los cuatro compuestos principales, así como la forma abreviada de los mismos es: 

Silicato Tricálcico

3 CaO.SiO2 = C3S



Silicato Bicálcico

2 CaO.SiO2 = C2S



Aluminato Tricálcico

3 CaO.Al2O3 = C3A



Ferroaluminato tetracálcico

4 CaO.Al2O3.Fe2O3 = C4AF

El porcentaje relativo de los cuatro compuestos principales norma las propiedades del cemento portland. Dicho porcentaje depende de la proporción relativa entre la cal y los componentes ácidos - sílice, alúmina y óxido férrico -también conocidos como factores hidráulicos. Normalmente se acepta que los porcentajes límites de los compuestos principales están dentro de los siguientes valores: 

C3S

30% a 60%



C2S

15% a 37%



C3A

7% a 15%



C4AF

8% a 10%

CLASIFICACIÓN DE LOS CEMENTOS.CEMENTO PORTLAND NORMAL El cemento portland normal es el producto obtenido por la pulverización del clinker portland con la adición eventual de sulfato de calcio. Se admite la adición de otros

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productos siempre que no excedan el 1% en peso del total y que la Norma correspondiente determine que su inclusión no afecta las propiedades del cemento resultante. Los productos adicionados deberán ser pulverizados conjuntamente con el clinker. El cemento portland normal deberá cumplir con los requisitos indicados en la Norma ASTM C 150 para los Tipos I, II, y V, los cuales se fabrican en el Perú. Alternativamente podrán emplearse los requisitos de las Normas NTP para cementos.

CEMENTOS HIDRAULICOS COMBINADOS Los cementos hidráulicos combinados son el producto obtenido de la pulverización conjunta del clinker de cemento portland y un material reactivo que posee propiedades puzolánicas, con la adición eventual de sulfato de calcio. Estos cementos pueden igualmente ser preparados por mezcla de los ingredientes finamente molidos. En ambos casos deben cumplir con los requisitos de la Norma ASTM C 595. En el campo de los cementos hidráulicos combinados, en el Perú se fabrican los cementos puzolánicos Tipos IP, IPM, y IS. El cemento puzolánico Tipo IP es un cemento portland con un porcentaje adicionado de puzolana entre 15% y 45%, que debe cumplir con los requisitos de las Normas ASTM C 595 ó NTP 334.044 El cemento puzolánico Tipo IPM es un cemento portland con un porcentaje adicionado de puzolana menor del 15%, que debe cumplir con los requisitos de las Normas ASTM C 595 ó NTP 334.044. Del cemento puzolánico IS no se tiene mayor información.

TIPOS DE CEMENTO La totalidad de los cementos empleados en el Perú son cementos portland tal como los especifica la Norma ASTM C 150; o cementos combinados, de acuerdo a lo indicado en la Norma ASTM C 595. De acuerdo a lo recomendado por la Norma ASTM C 150, los cinco tipos de cementos portland normal que pueden ser Página 26


clasificados como estándar y cuya fabricación está normada por requisitos específicos son: 

Tipo I: De uso general, donde no se requiere propiedades especiales.



Tipo II: De moderada resistencia a los sulfatos y moderado calor de

hidratación. 

Especialmente adecuados para ser empleados en estucturas en ambientes



agresivos y/o vaciados masivos. Tipo III: De desarrollo rápido de resistencia con elevado calor de hidratación. Especiales para uso en los casos en que se necesita adelantar la puesta en servicios de las estructuras, o para uso en climas fríos.



Tipo IV: De bajo calor de hidratación, recomendables para concretos

masivos. 

Tipo V: Recomendables para ambientes muy agresivos por su alta

resistencia a los sulfatos. De estos cinco tipos en el Perú sólo se fabrican los Tipos I, II, y V. Si a los cementos se les ha añadido el sufijo A significa que son cementos a los que se ha añadido incorporadores de aire en su composición, manteniendo las propiedades srcinales. En el Perú no se fabrica este Tipo de cementos. Los denominados «cementos adicionados» son mezclas de cemento y un material de características puzolánicas molidos en forma conjunta. En el Peru se fabrican los Tipos IP, IPM, IS, y ISM La justificación de la fabricación de los «cementos adicionados» es la necesidad, por una parte, de diluir la presencia del clinker en el conglomerante, cuyos productos hidrolizados pueden ser atacados según las circunstancias por agentes agresivos diversos, y producir la destrucción del concreto. Por otra parte, la conveniencia de reducir, con esta dilución, el calor desarrollado en la hidrólisis, que actúa desfavorablemente en la puesta en obra de grandes masas de concreto, elevando su temperatura como consecuencia del bajo grado de conductividad térmica del concreto (entre 0,002 y 0,004 cal/cm/ºC) En el

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enfriamiento se producen contracciones importantes que pueden dar lugar a la formación de fisuras. 

El cemento Tipo IP: es un cemento al cual se ha añadido puzolana en un

porcentaje que oscila entre el 15% y el 40% del peso total. 

El cemento Tipo IPM: es un cemento al que se le ha añadido puzolana en

un porcentaje menor del 15% del peso total. 

El cemento Tipo IS: Es un cemento al cual se le ha añadido entre 25% y

75% de escoria de altos hornos referido al peso total. 

El cemento Tipo ISM: Es un cemento al cual se ha añadido menos del

25% de escoria de altos hornos referida al peso total.

1.4.2) AGUA DEFINICIÓN El agua presente en la mezcla de concreto reacciona químicamente con el material cementante para lograr: 





La formación de gel Permitir que el conjunto de la masa adquiera las propiedades que: En estado no endurecido faciliten una adecuada manipulación y colocación de la misma.



En estado endurecido la conviertan en un producto de las propiedades y

características deseadas. Como requisito de carácter general y sin que ello implique la realización de ensayos que permitan verificar su calidad, Se podrá emplear como aguas de mezclado aquellas que se consideren potables, o las que por experiencia se conozcan que pueden ser utilizadas en la preparación del concreto. Debe recordarse que no todas las aguas que son adecuadas para beber son convenientes para el mezclado y que, igualmente, no todas las aguas inadecuadas para beber son inconvenientes para preparar concreto. En general,

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dentro de las limitaciones que en las diferentes secciones se han de dar, el agua de mezclado deberá estar libre de sustancias colorantes, aceites y azúcares. Adicionalmente, el agua empleada no deberá contener sustancias que puedan producir efectos desfavorables sobre el fraguado, la resistencia o durabilidad, apariencia del concreto, o sobre los elementos metálicos embebidos en éste. Previamente a su empleo, será necesario investigar y asegurarse que la fuente de provisión no está sometida a influencias que puedan modificar su composición y características con respecto a las conocidas que permitieron su empleo con resultados satisfactorios.

REQUISITOS DE CALIDAD El agua que a de ser empleada en la preparación del concreto deberá cumplir con los requisitos de la Norma NTP 339.088 y ser, de preferencia, potable. No existen criterios uniformes en cuanto a los límites permisibles para las sales y sustancias presentes en el agua que va a emplearse. A continuación se presenta, en partes por millón, los valores aceptados como máximos para el agua utilizada en el concreto. 

Cloruros

300 ppm.



Sulfatos

300 ppm.



Sales de magnesio

150 ppm.



Sales solubles totales

500 ppm.



pH

mayor de 7



Sólidos en suspensión

1,500 ppm.



Materia orgánica

10 ppm.

La Norma Peruana NTP 339.088 considera aptas para la preparación y curado del concreto, aquellas aguas cuyas propiedades y contenidos de sustancias disueltas están comprendidos dentro de los siguientes límites:

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a) El contenido máximo de materia orgánica, expresada en oxígeno consumido, será de 3 mg/l (3ppm) b) El contenido de residuo insoluble no será mayor de 5 gr/l (5000 ppm) c) El pH estará comprendido entre 5.5 y 8.0 d) El contenido de sulfatos, expresado como ion SO4, será menor de 0,6 gr/l (600) ppm e) El contenido de cloruros, expresado como ion Cl, será menor de 1 gr/l (1000 ppm) f) El contenido de carbonatos y bicarbonatos alcalinos (alcalinidad total) Expresada en NaHCO3, será menor de 1 gr/l (1000 ppm) g) Si la variación de color es un requisito que se desea controlar, el contenido Máximo de fierro, expresado en ion férrico, será de 1 ppm. El agua deberá estar libre de azúcares o sus derivados. Igualmente lo estará de sales de potasio o de sodio. Si se utiliza aguas no potables, la calidad del agua, determinada por análisis de Laboratorio, deberá ser aprobada por la Supervisión. La selección de las proporciones de la mezcla de concreto se basará en resultados en los que se ha utilizado en la preparación del concreto agua de la fuente elegida.

REQUISITOS DEL COMITE 318 DEL ACI La publicación 318-99 del American Concrete Institute «Building Code Requirements for Structural Concrete», en su Capítulo 3, acápite 3.4, fija cuatro requisitos para el agua de mezclado: 

El agua empleada en el mezclado del concreto deberá estar limpia y libre de cantidades peligrosas de aceites, álcalis, ácidos, sales, materia orgánica, u otras sustancias peligrosas para el concreto o el refuerzo.



El agua de mezclado para concreto premezclado o para concreto que deberá contener elementos de aluminio embebidos, incluída la porción del agua de mezclado que es contribuída en forma de agua libre sobre el agregado, no deberá contener cantidades peligrosas de ion cloruro. Página 30




No deberá emplearse en el concreto aguas no potables, salvo que las siguientes condiciones sean satisfechas:



La selección de las proporciones del concreto deberá basarse en mezclas de concreto en las que se ha empleado agua de la misma fuente. 3.4.3.1.Los cubos de ensayo de morteros preparados con aguas de mezclado no potables deberán tener a los 7 y 28 días resistencias iguales a por lo menos el 90% de la resistencia de especímenes similares preparados con agua potable. Los ensayos de comparación de resistencia deberán ser preparados con morteros, idénticos con excepción del agua de mezclado, preparados y ensayados de acuerdo con la Norma ASTM C 109 «Test Method for Compressive Strength of Hydraulic Cement Mortar (Empleando especimenes cúbicos de 2» ó 50 mm)».

Estas recomendaciones del Comité ACI 318, merecen del mismo las siguientes observaciones: 

Casi todas las aguas naturales que son bebibles (potables) y que no tienen olor o sabor pronunciados, son satisfactorias son satisfactorias para ser empleadas como aguas de mezclado en la preparación del concreto. Las impurezas, cuando son excesivas pueden afectar no sólo el tiempo de fraguado, la resistencia del concreto, y la estabilidad de volumen (cambios de longitud, sino que también pueden causar eflorescencias o corrosión del refuerzo. Cuando ello sea posible, las aguas con altas concentraciones de sólidos disueltos deberán ser evitadas.

Las sales u otras sustancias peligrosas, con las que contribuyen los agregados o aditivos, deben ser añadidas al volumen que puede ser contenido en el agua de mezclado. Estos volúmenes adicionales deben ser considerados en la evaluación de la aceptación de las impurezas totales que pueden ser peligrosas para el concreto o acero.

2.4.2) EL AGREGADO CONCEPTO Página 31


Se define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas, de srcen natural o artificial, cuyas dimensiones están comprendidas entre los límites fijados en la Norma NTP 400.011. Los agregados son la fase discontinua del concreto. Ellos son materiales que están embebidos en la pasta y ocupan entre el 62% y el 78% de la unidad cúbica del concreto. Un adecuado conocimiento de la naturaleza física y química del concreto, así como del comportamiento de éste, implica necesariamente el de los materiales que conforman la corteza terrestre, estudiados a la luz de la geología y, especificamente, de la petrología.

CLASIFICACION El agregado empleado en la preparación del concreto se clasifica en agregado fino, agregado grueso y hormigón, conocido este último como agregado integral. Se define como agregado fino a aquel, proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, que pasa el Tamiz de 3/8" y queda retenido en el tamiz Nº 200. El más usual de los agregados finos es la arena, definida como el producto resultante de la desintegración natural de las rocas. Se define como agregado grueso a aquel que queda retenido en el Tamiz Nº 4 y es proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas. El agregado grueso suele clasificarse en grava y piedra triturada o chancada. La grava es el agregado grueso proveniente de la disgregación y abrasión natural de materiales petreos. Se le encuentra generalmente en canteras y lechos de ríos depositado en forma natural. La piedra chancada, o piedra triturada, es el agregado grueso obtenido por trituración artificial de rocas y gravas.

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Se define como hormigón, o agregado integral, al material conformado por una mezcla de arena y grava. Este material, mezclado en proporciones arbitrarias se da en forma natural en la corteza terrestre y se le emplea tal como se le extrae de la cantera.

OBTENCION DE AGREGADOS A.- FUNCIONES DEL AGREGADO Las tres principales funciones del agregado en el concreto son: Proporcionar un relleno adecuado a la pasta, reduciendo el contenido de ésta por unidad de volumen y, por lo tanto, reduciendo el costo de la unidad cúbica de concreto. Proporcionar una masa de partículas capaz de resistir las acciones mecánicas, de desgaste, o de intemperismo, que puedan actuar sobre el concreto. Reducir los cambios de volumen resultantes de los procesos de fraguado y endurecimiento; de humedecimiento y secado; o de calentamiento de la pasta.

B.- INTERRELACION AGREGADO-CONCRETO

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Las propiedades del concreto resultantes del empleo de un agregado determinado dependen de: La composición mineral de las partículas de agregado, la cual influye fundamentalmente sobre la resistencia, durabilidad y elasticidad del concreto. Las características superficiales de las partículas, las cuales influyen especialmente sobre la trabajabilidad, fluidez y consistencia del concreto; así como sobre la adherencia entre la pasta y el agregado. La granulometría de los agregados fino y grueso, definida por sí misma, así como por la superficie específica, módulo de fineza, y tamaño máximo del agregado grueso. Estas propiedades influyen fundamentalmente sobre las propiedades del concreto al estado no endurecido, sobre su densidad y sobre la economía de la mezcla. El volumen de agregado por unidad de volumen del concreto, el cual influye especialmente en los cambios de volumen debidos a los procesos de humedecimiento y secado; a los procesos de calentamiento y enfriamiento; así como en el costo de la unidad cúbica de concreto. La porosidad y absorción del agregado, las cuales influyen sobre la relación aguacemento efectiva, así como sobre las propiedades del concreto al estado no endurecido.

C.- IMPORTANCIA DE LA POROSIDAD DEL AGREGADO Las cuatro clases de poros que pueden estar presentes en la pasta corresponden a espacios que están en el concreto fuera de los límites del agregado. Sin embargo, normalmente éste es poroso y permeable, pudiendo variar el total de poros, de acuerdo a los diferentes tipos de rocas, entre el 0.3% y el 20%. Algunas rocas presentan macroporos, los cuales se definen como poros lo suficientemente grandes como para que los efectos de la capilaridad en ellos sean muy pequeños o despreciables. Los macroporos presentes en la superficie de la

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roca, o el concreto, o en el cuerpo de la roca pero conectados a la superficie por otros macroporos, pueden ser llenados facilmente por inmersión de la roca en agua.Sin embargo, si tales macroporos están dentro del cuerpo de la roca y se encuentran separados de la superficie por una fina estructura porosa que no es facilmente permeable, no deberán llenarse rápidamente por un proceso ordinario tal como una prolongada inmersión en agua. La dimensión promedio de los poros en las diversas rocas comprende un amplio rango de tamaños. Usualmente las rocas que presentan una alta porosidad y poros relativamente grandes, tienen una alta permeabilidad al agua. Sin embargo, esta regla presenta excepciones encontrándose rocas, por el ejemplo el horsteno, las cuales tienen una porosidad moderada a alta pero baja permeabilidad, lo que indica poros de tamaño promedio pequeño. En este tipo de rocas el tamaño promedio de los poros podría estar en el rango del diámetro de los poros capilares presentes en la pasta. La porosidad de los agregados naturales generalmente empleados en la preparación de concretos de peso normal, se encuentra usualmente por debajo del 10% y casi siempre por debajo del 3%, en contraste con el 30% ó más de la porosidad total de las pastas. Es lógico esperar, a partir de estos valores, que la permeabilidad de los agregados usualmente empleados sea mucho menor que la de la pasta. Sin embargo, a nivel de laboratorio se ha podido comprobar que ello no siempre es así, habiéndose encontrado que muchas rocas empleadas como agregado en el concreto pueden tener valores de permeabilidad en el orden de, o más altos que, aquellos que se encuentran en pastas preparadas con relaciones aguacemento en los rangos de 0.4 á 0.7 La explicación de esta aparente anomalía se encuentra en el hecho que los capilares o espacios porosos en el agregado a través de los cuales el agua puede fluir, son en promedio considerablemente mayores que los existentes en la pasta aún cuando ellos se presentan en mucho menor proporción.

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Los pequeños vacíos presentes en el agregado, en forma similar a los poros capilares de la pasta, pueden bajo determinadas circunstancias ser parcial o totalmente llenados de agua. Esta puede congelarse a las temperaturas que usualmente se dan en climas fríos.

1.4.3.1) AGREGADO FINO DEFINICION Se define como agregado fino a aquel proveniente de la desintegración natural o artificial de las rocas, el cual pasa el Tamiz NTP 9.4 mm (3/8") y cumple con los límites establecidos en las Normas NTP 400.037 ó ASTM C 33.

REQUISITOS El agregado podrá consistir de arena natural o manufacturada, o una combinación de ambas. Sus partículas serán limpias; de perfil preferentemente angular; duras; compacta y resistente; libre de polvo, terrones, partículas escamosas o blandas, esquistos, pizarras, álcalis, materia orgánica, sales u otras sustancias dañinas para el concreto.

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GRANULOMETRIA El agregado estará graduado dentro de los límites indicados en la Normas NTP 400.037 ó ASTM C 33. La granulometría seleccionada será preferentemente uniforme y continua, con valores retenidos en las mallas Nº 4 a Nº 100 de la Serie Tyler. Se recomiendan para el agregado los siguientes límites: MALLA PORCENTAJE - QUE PASA 

3/8" (9,5O mm) 100



Nº 4 (4.75 mm) 95 a 100



Nº 8 (2.36 mm) 80 a 100



Nº 16 (1.18 mm) 50 a 85



Nº 30 (600 micrones) 25 a 60



Nº 50 (300 micrones) 10 a 30



Nº 100 (150 micrones) 2 a 10

El porcentaje retenido en dos mallas sucesivas no excederá del 45%. Si el agregado es empleado en concretos con aire incorporado y un contenido de cemento mayor de 255 kg/m3; o si el concreto es sin aire incorporado y un contenido de cemento mayor de 300 kg/m3; o si una adición mineral aprobada es empleada para suplir las deficiencias en el porcentaje que pasa dichas mallas, el porcentaje indicado para las mallas Nº 50 y Nº 100 podrá ser reducido a 5% y 0% respectivamente. Preferentemente el módulo de fineza no deberá ser menor de 2.3 ni mayor de 3.1 debiendo ser mantenido dentro de los límites de más o menos 0.2 del valor asumido para la selección de las proporciones de la mezcla. Si se sobrepasa el valor asumido, por exceso o por defecto, la Supervisión podrá autorizar reajustes en las proporciones de la mezcla o rechazar el agregado, para compensar las variaciones en la granulometría. Estos ajustes no deberán significar reducción en el contenido de cemento.

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El agregado fino que no cumple con los requisitos de granulometría y módulo de fineza indicados podrá ser empleado si el Contratista demuestra a la Supervisión que: Concretos preparados con agregado fino similar de la misma fuente de abastecimiento tienen un registro de servicios aceptable en construcciones de concreto similares. En la ausencia de un registro de servicios aceptable, pueda demostrar que concretos de la clase especificada, preparados con el agregado fino bajo consideración, tienen sus propiedades más importantes por lo menos iguales a las de aquellos concretos preparados con los mismos ingredientes; El agregado fino es seleccionado de una fuente que tiene un registro de servicios aceptable en construcciones de concreto similares. El agregado fino que cumple con los requisitos de granulometría de las especificaciones de otra entidad y que es de empleo general en el área, deberá ser considerado como que tiene un registro de servicios satisfactorio en relación a aquellas propiedades del concreto que pueden ser afectadas por la granulometría del agregado fino. Adicionalmente, en relación con su granulometría, el agregado fino deberá: Contener suficiente cantidad de material que pasa la malla Nº 50 a fin de obtener en el concreto adecuada trabajabilidad, ello especialmente en mezclas con pastas pobres. Tener un máximo de 3% á 5% de material que pasa la Malla Nº 200. No se confundirá los finos del agregado con el limo, la marga u otras impurezas indeseables. Emplear un agregado grueso con poco o ningún material en las Mallas Nº 4 y Nº 8 en aquellos casos en que el agregado fino tiene un porcentaje importante en esas mallas, a fin de evitar un concreto áspero, granuloso y de acabado difícil.

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Evitar emplear, salvo que las circunstancias del entorno obliguen a ello, como en el caso de la selva baja peruana, agregado excesivamente fino. Recordar que los límites permisibles para el agregado fino dependen en alguna forma del perfil y características superficiales de las partículas.

1.4.3.2) AGREGADO GRUESO DEFINICION Se define como agregado grueso al material retenido en el Tamiz NTP 4.75 mm (Nº 4) y que cumple con los límites establecidos en las Normas ITINTEC 400.037ó ASTM C 33

CARACTERISTICAS El agregado grueso puede consistir de piedra partida, grava natural o triturada, agregados metálicos naturales o artificiales, concreto triturado, o una combinación de ellos. Estará conformado por partículas cuyo perfil sea preferentemente angular o semiangular, limpias, duras, compactas, resistentes, de textura preferentemente rugosa, y libres de material escamoso o partículas blandas. Las partículas deberán Página 39


ser químicamente estables y estarán libres de escamas, tierra, polvo, limo, sales, humus, inscrustaciones superficiales, materia orgánica, u otras sustancias dañinas.

GRANULOMETRIA El agregado grueso estará graduado dentro de los límites especificados en las Normas NTP 400.037 o ASTM C 33. La granulometría seleccionada deberá ser preferentemente continua y deberá permitir obtener la máxima densidad del concreto con una adecuada trabajabilidad en función de las condiciones de colocación de la mezcla. La granulometría seleccionada no deberá tener más del 5% del agregado retenido en la malla de 1 1/2" y no más del 6% del agregado que pasa la malla de 1/4". Si se emplea dos o más tamaños de agregado grueso, cada uno de ellos, así como la combinación de los mismos, deberá cumplir con los requisitos de granulometría indicados. Los rangos considerados en las Normas necesariamente son lo suficientemente amplios para permitir acomodar las diferentes condiciones que pueden presentarse. Se deberá considerar que: Para control de calidad de una condición específica, el productor deberá desarrollar una granulometría promedio para las facilidades y fuente de producción, y controlar la granulometría dentro de una tolerancia razonable con este promedio; y Cuando se emplea agregado grueso cuyo tamaño corresponde a los números 357 ó 467 de la Norma ASTM C 33, el agregado deberá ser entregado en por los menos dos tamaños separados.

1.4.3.3) HORMIGON DEFINICION

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El hormigón, conocido también en el Perú como agregado integral, es una mezcla natural, en proporciones arbitrarias, de grava y arena procedentes de río o cantera. Su granulometría deberá estar comprendida entre el material retenido en la malla Nº 200 como mínimo y el que pase la malla de 2" como máximo.

RECOMENDACIONES DE EMPLEO En lo que sea aplicable se seguirán para el hormigón las recomendaciones correspondientes a los agregados fino y grueso. Siempre deberá efectuarse un análisis granulométrico a fin de determinar la proporción de agregados fino y grueso presente en el agregado integral. Las características físicas se determinan teniendo en consideración el porcentaje de cada uno de los agregados componentes.

ALMACENAMIENTO DE MATERIALES EN CLIMAS EXTREMOS i) ALMACENAMIENTO EN CLIMAS FRIOS La condición y la calidad de los materiales a ser usados en la preparación de la mezcla en tiempos frios, son esencialmente importantes, por lo que se recomienda su almacenamiento de la siguiente manera: El cemento en silos o lugares cubiertos Los agregados en sitios secos sin contacto de lluvias, nieve y vientos fuertes. En el caso de agregados que hayan sido lavados, especialmente arena, se recomienda el uso de mantas térmicas que retengan el calor del dia, para evitar la formación de hielo entre partículas. El agua deberá ser almacenada en estanques o depósitos cerrados, lo más cerca posible al lugar de mezcla y tratando de evitar el mayor recorrido por tuberías.

ii) ALMACENAMIENTO EN CLIMAS CÁLIDOS

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El almacenaje de los materiales a ser usados en la preparación del concreto debe ser hecho de manera de evitar, en lo posible, una mayor absorción de calor proveniente del ambiente, por lo que se recomienda lo siguiente: Mantener los agregados, que representan más del 70% del peso total, y cubierto de los rayos solares. Mantener los acopios de agregados debidamente humedecidos, ya que no solo se lograra bajarles la temperatura, sino también evitara el resecamiento de los mismos. En lo posible debe evitarse el uso de cemento recién salido de la molienda, ya que en estas ocasiones presenta temperaturas más altas que la normal. El agua debe estar, en lo posible, en estanques a la sombra, pintados de blanco. No hay que olvidarse que el agua tiene 4 a 5 veces más calor específico que los otros componentes del concreto.

1.4.4) ADITIVOS Un aditivo es definido, tanto por el Comité 116R del American Concrete Institute como por la Norma ASTM C 125, como «un material que no siendo agua, agregado, cemento hidráulico, o fibra de refuerzo, es empleado como un ingrediente del mortero o concreto, y es añadido a la tanda inmediatamente antes o durante su mezclado. 

Los aditivos son materiales utilizados como componentes del concreto o el mortero, los cuales se añaden a éstos durante el mezclado a fin de:



Modificar una o algunas de sus propiedades, a fin de permitir que sean más adecuados al trabajo que se está efectuando;



Facilitar su colocación



Reducir los costos de operación



En la decisión sobre el empleo de aditivos debe considerarse en que casos:

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

Su utilización puede ser la única alternativa para lograr los resultados deseados.



Los objetivos deseados pueden lograrse, con mayor economía y mejores resultados, por cambios en la composición o proporciones de la mezcla.

CONDICIONES DE EMPLEO Los aditivos utilizados deberán cumplir con los requisitos de las Normas ASTM o ITINTEC correspondientes. Su empleo deberá estar indicado especificaciones del proyecto, o ser aprobado por la Supervisión.

en

las

El empleo de aditivos incorporadores de aire es obligatorio en concretos que, en cualquier etapa de su vida, pueden estar expuestos a temperaturas ambiente menores de 0°C. En otros casos, el empleo de estos aditivos sólo es obligatorio cuando puede ser la única alternativa para lograr los resultados deseados. El empleo de aditivos no autoriza a disminuir el contenido de cemento seleccionado para la unidad cúbica de concreto.

RAZONES DE EMPLEO Entre las principales razones de empleo de aditivos, para modificar las propiedades del concreto no endurecido, se puede mencionar: 

Reducción en el contenido de agua de la mezcla.



Incremento en la trabajabilidad sin modificación del contenido de agua; o disminución del contenido de agua sin modificación de la trabajabilidad.



Reducción, incremento o control del asentamiento;



Aceleración o retardo del tiempo de fraguado inicial;



Modificación de la velocidad y/o magnitud de la exudación;



Reducción o prevención de la segregación; o desarrollo de una ligera expansión.



Mejora en la facilidad de colocación y/o bombeo de las mezclas.

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Entre las principales razones de empleo de los aditivos para modificar las propiedades de los concretos, morteros o lechada endurecidos se puede mencionar: 

Retardo en el desarrollo del calor de hidratación o reducción en la magnitud de éste durante el endurecimiento inicial.



Aceleración en la velocidad de desarrollo de la resistencia inicial y/o final



del concreto y en el incremento de la misma. Incremento en la durabilidad, incluyendo su resistencia a condiciones severas de exposición.



Disminución de la permeabilidad del concreto.



Control de la expansión debida a la reacción álcali-agregados.



Incremento en las adherencias acero-concreto; y concreto antiguo-concreto fresco.



Incremento en las resistencias al impacto y/o la abrasión;



Control de la corrosión de los elementos metálicos embebidos en el concreto.



Producción de concretos o morteros celulares.



Producción de concretos o morteros coloreados.

De acuerdo a la Norma ASTM C 494, los aditivos se clasifican en: 

TIPO A. Reductores de agua.



TIPO B. Retardadores de fragua.



TIPO C. Acelerantes.



TIPO D. Reductores de agua-retardadores de fragua.



TIPO E. Reductores de agua-Acelerantes.



TIPO F. Súper Reductores de Agua.



TIPO G. Súper Reductores de agua-Acelerantes.

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2.1 MEZCLADO El mezclado del concreto tiene por finalidad cubrir la superficie de los agregados con la pasta de cemento, produciendo una masa homogénea.

Equipo usado El equipo empleado en el mezclado del concreto, son mezcladoras de ejes horizontales y ejes verticales que existen de diferentes capacidades, las más empleadas son aquellas de tamaño medio entre 6 pie3 y 16 pie3.

Procedimiento para cargar la mezcladora Generalmente se acepta que se coloque inicialmente en el tambor una pequeña porción del agua de mezcla, aproximadamente 10%, añadiendo luego los materiales sólidos (piedra, cemento, arena, en este orden) conjuntamente con el 80% del agua. El 10% restante se termina de introducir cuando todos los materiales se encuentran en la mezcladora.

Tipos de mezclado La duración del mezclado se establece a partir del instante en que los componentes del concreto, incluyendo el agua, están en el tambor, hasta la descarga misma. El tiempo mínimo de mezclado depende en gran parte de la eficiencia de la mezcladora, pero un tiempo de minuto y medio se considera satisfactorio.

2.2 TRANSPORTE. El concreto deberá ser transportando desde la mezcladora hasta su ubicación final en la estructura tan rápido como sea posible y empleando procedimientos que prevengan la segregación o perdida de materiales y garanticen la calidad deseada para el concreto.

2.2.1 EQUIPOS UTILIZADOS.

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El concreto puede ser transportado satisfactoriamente por varios métodos: carretillas, canaletas, elevadores, latas, fajas, bombas, etc. La decisión de que método emplear depende sobre todo de la cantidad de concreto a transportarse, de la distancia y dirección (vertical u horizontal) y de consideraciones económicas. El abastecimiento de las carretillas, tolvas, baldes, deberá ser vertical, dentro de lo posible. Cuando la descarga de concreto se realiza en ángulo, la piedra tiende a desplazarse hacia un extremo produciendo segregación. Las exigencias básicas de un buen transporte son: 1. No debe ocurrir segregación, es decir separación de los componentes del concreto. La segregación ocurre cuando se permite que parte del concreto se mueva mas rápido que el concreto adyacente, por ejemplo: el traqueteo de las carretillas con ruedas metálicas tienden a producir que el agregado mas grande se hunda mientras que la lechada ascienda a la superficie, cuando se suelta el concreto desde una altura mayor de el efecto es semejante. 2. No deben ocurrir pérdidas de materiales, especialmente de la pasta de cemento. 3. La capacidad de transporte debe estar coordinando con la cantidad de concreto a colocar, debiendo ser suficiente para impedir la ocurrencia de juntas frías.

Carretillas No deben utilizarse las ruedas metálicas, de tener que usar este equipo es recomendable que tengan ruedas de jebe, deben ser conducidas sobre superficies suaves y rígidas, lo que se consigue colocando tablas por donde se correrá la carretilla.

Canaletas Deben ser metálicas, deben tener una pendiente adecuada para que resbale el concreto (60º con la horizontal). Página 47


Si tuvieran más de 2 metros de longitud, deben protegerse del viento y/o del sol para evitar efectos sobre la consistencia. Al extremo de ellas se debe instalar un dispositivo para que el concreto caiga verticalmente. El empleo de canaletas no es recomendable como sistema de transporte del concreto por la facilidad de segregación y secado de la mezcla.

Fajas transportadoras Presenta similares defectos que las canaletas

Elevadores Llamados también montacargas o winchas, existen varios tipos, unos permiten subir el concreto en carretillas, otras más pequeños, suben solamente un cubo con el concreto. De acuerdo al tamaño y condiciones de la obra. Se puede escoger en el sistema que sea más apropiado.

Bombeo El bombeo es un método satisfactorio, para transportar concreto, al utilizar este sistema debe tenerse en cuenta las siguientes consideraciones: a) No se puede bombear concreto con menos de 3‖ de asentamiento (slump); segregara y la tubería se obstruirá. b) no se puede bombear concreto con menos de 7 bolsas de cemento por m3. El cemento trabaja como lubricante y por debajo de esa cantidad es insuficiente, se obstruirá la tubería. c) antes de iniciar el bombeo del concreto, debe lubricarse la tubería, bombeando una mezcla muy rica en cemento o, alternativamente, una lechada de cemento y arena con un tapón que impida el flujo descontrolado. d) la obstrucción de la tubería puede ocurrir por: bolsas de aire 



concreto muy seco o muy fluido

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

falta de arena en el concreto



concreto dejado demasiado tiempo en la tubería



escape de lechada por las uniones de la tubería.

Latas El transporte de concreto, con este equipo, solo debe efectuarse en obras pequeñas ya que srcinan segregación.

2.3 COLOCACIÓN El concreto deberá ser colocado tan cerca como sea posible de su ubicación final, a fin de evitar segregación debido a la manipulación o flujo. El concreto no deberá ser sometido a ningún procedimiento que pueda srcinar segregación.

2.4 CONSOLIDACIÓN DEL CONCRETO El concreto deberá ser cuidadosamente consolidado durante su colocación, debiendo acomodarse alrededor de las barras de refuerzo y los elementos embebidos y en las esquinas de los encofrados. Los vibradores no deberán usarse para desplazar lateralmente el concreto en los encofrados.

2.5 CURADO DEL CONCRETO El concreto deberá ser curado y mantenido sobre los 10ºC por lo menos durante los 7 primeros días después de su colocación, tiempo que podrá reducirse a 3 días en el caso de concreto de alta resistencia inicial. Si se usa cemento tipo 1P, 1PM o puzolánico el curado debe mantenerse como mínimo los primeros 10 días. Los sistemas de curado deberán estar indicados en las especificaciones técnicas.

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Durante el período de curado el concreto deberá ser protegido de daños por acciones mecánicas tales como esfuerzos srcinados por cargas, impactos o excesivas vibraciones.

2.5.1 MÉTODOS DE CURADO Existen diversos materiales, métodos y procedimientos para el curado del concreto, pero el objetivo es el mismo: garantizar el mantenimiento de un contenido satisfactorio de humedad y temperatura que desarrolle las propiedades deseadas. Los sistemas para mantener un contenido satisfactorio de humedad son los siguientes: a) La continua o frecuente aplicación de agua por anegamiento, aspersión, vapor o materiales de cubrimiento saturados, como carpetas de yute o algodón, alfombras, tierra, arena, aserrín, paja o heno. b) Evitar la pérdida excesiva de agua en la superficie el concreto, mediante el empleo de materiales tales como hojas de plástico o de papel impermeable, o bien mediante la aplicación de compuestos de curado formadores de membrana sobre el concreto recién colado.

A.- CURADO CON AGUA Cuando se elige este sistema se debe considerara la economía del método particular que se utilizar en cada obra, pues la disponibilidad de agua, mano de obra, materiales de curado, influirán en el costo. El método elegido debe proporcionar una cubierta de agua continua y completa libre de cantidades perjudiciales de materias deletéreas o de otras que ataquen, manche, o decoloren el concreto. Se debe evitar el impacto térmico debido al empleo de agua fría. A continuación se describen varios métodos de curado con agua:

Anegamiento o inmersión

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Se emplea cuando se trata de losas como pisos de puentes, pavimentos, techos planos, es decir en cualquier lugar donde sea posible crear un charco de agua mediante un bordo o dique de tierra u otro material en el borde de una losa. Debe evitarse los daños provocados por liberación prematura o súbita del agua encharcada. El agua de curado no debe ser de 11º C más fría que el concreto, ya que el posible desarrollo de esfuerzos de temperatura en la superficie puede causar agrietamiento.

Rociado de niebla o aspersion El rociado de niebla o aspersión mediante boquillas o aspersores proporciona un curado excelente, cuando la temperatura es bastante superior a l de congelación. Los aspersores de jardín son efectivos cuando no hay que preocuparse por el consumo de agua. La aspersión o rociado intermitente no son recomendables si permiten que se seque la superficie del concreto. El uso de mangueras es útil, especialmente para empapar superficies verticales. Debe tenerse cuidado de no provocar la erosión de dicha superficie.

Costales, carpetas de algodón y alfombras Los costales, carpetas de algodón, alfombras y otras cubiertas de material absorbente retendrán agua sobre la superficie del concreto, sea esta horizontal o vertical. Estos materiales deben estar libres de cantidades dañinas de azúcar o fertilizantes, para lo cual se lavaran con anticipación y después de cada uso. Mientras más pesado sea el costal, mas agua retendrá y será necesario mojarlo con menos frecuencia. Es ventajoso colocar doble, trasladando las tiras hasta la mitad de su ancho, lo cual proporcionara una mejor retención de humedad y ayudara a que no se levante cuando sople viento fuerte o cuando llueva. Las carpetas de algodón y las alfombras retienen el agua mas tiempo que el costal y su empleo es similar.

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Curado con tierra El curado con tierra mojada se emplea con éxito en losas y pisos pequeños. Lo

principal es que la tierra este libre de partículas mayores de 1‖ (25 mm) y que no contenga cantidades peligrosas de materia orgánica.

Arena y aserrin La arena limpia y el aserrín mojados se emplean para el curado de la misma forma que la tierra. El aserrín no debe contener cantidades excesivas de acido tanico.

Paja o heno Pueden emplearse la paja o el heno mojados, pero se corre el riesgo de que el viento los levante, a menos que se cubran con tela de alambre. También existe el peligro de incendio si se dejan secar. La paja y el heno suelen causar, una decoloración en la superficie del concreto que se aprecia hasta varios meses después de haber sido retirados. Cuando se empleen estos materiales, la capa que se aplica debe tener como mínimo 15 cm de espesor.

B.- CURADO CON MATERIALES SELLADORES Los materiales selladores son hojas o membranas que se colocan sobre el concreto para reducir la perdida de agua por evaporación. El empleo de materiales selladores para el curado representa ventajas que hacen preferible su empleo en muchos casos. Por ejemplo, cuando se impide la perdida de humedad mediante el sellado, existen menos posibilidades de que el concreto se seque antes de tiempo debido a un error en el mantenimiento de la cubierta húmeda. Asimismo, los materiales selladores son más fáciles de manejar y pueden aplicarse más temprano, a veces sin necesidad de curado inicial.

Película plástica La película plástica es de peso ligero y esta disponible en hojas transparente, blanca o negra. La película debe cumplir con los requisitos de la norma ASTM C

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171 se especifica un espesor mínimo de 0.10 mm. Las blancas para climas cálidos y las de color negro para climas fríos. Cuando la apariencia es de gran importancia, el concreto debe ser curado por otros medios, ya que el empleo de película plástica lisa generalmente da como resultado una superficie moteada. La película plástica debe colocarse sobre la superficie mojada del concreto fresco lo más pronto posible, sin dañarla y cubriendo todas las partes expuestas. Sobre superficies planas, tales como pavimentos, la película debe extenderse mas allá de los bordes de la losa, hasta una distancia de por lo menos el doble del espesor de esta.

Papel impermeable El papel impermeable debe cumplir con los requisitos de la norma ASTM C 171. Está compuesto de dos hojas de papel Kraft unidas entre sí mediante un adhesivo bituminoso, e impermeabilizadas con fibras y debidamente tratados para reducir su grado de expansión y contracción al mojarse y secarse. Las hojas pueden unirse entre si mediante material bituminoso. La aplicación del papel impermeable se hace de la misma manera que la de la película plástica.

Compuestos líquidos para formar membrana Estos compuestos consisten esencialmente en ceras, resinas naturales o sintéticas, así como solventes de volatilidad elevada a la temperatura atmosférica y deben cumplir con los requisitos d la norma ASTM C 309. Deben formar una película que retenga la humead poco después de haber sido aplicados. Se sugiere que, cuando sea posible, se hagan dos aplicaciones, perpendiculares una con respecto a la otra, para lograr un cubrimiento completo.

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3.1 RESISTENCIA DEL CONCRETO La resistencia del hormigón a incrementos de carga lentos, y a cargas que permanecen durante largo tiempo actuando sobre el material, es menor que la resistencia del mismo hormigón sometido a procesos rápidos de carga y a cargas de corta duración. La prueba estándar para medir la resistencia del hormigón, definida por ASTM (American Standards for Testing Materials), conlleva un proceso rápido de carga de cilindros, que usualmente toma menos de tres minutos para llegar a la rotura. Para tener una visión más completa del comportamiento del material se han definido otros ensayos que permiten la carga lenta del hormigón, que pueden tomar varios minutos, varias horas, varios días e inclusive varios años, hasta llegar a la rotura de los especímenes. También se pueden definir ensayos ultra rápidos que toman segundos hasta alcanzar la rotura del hormigón. Los elementos estructurales reales, sometidos a cargas de compresión, sufren un proceso lento de incremento de carga durante su fase de servicio, además de que mantienen niveles importantes de carga durante largos períodos de tiempo, por lo que, en el caso de columnas, la resistencia del hormigón a procesos de carga lenta es mucho más representativa que la resistencia estándar especificada por ASTM. La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado(Kg/cm2) a una edad de 28 días

se le designe con el símbolo f’ c. Para de terminar la resistencia a la compresión, se realizan pruebas especimenes de mortero o de concreto; en los Estados Unidos, a menos de que se especifique de otra manera, los ensayes a compresión de mortero se realizan sobre cubos de 5 cm. en tanto que los ensayes a compresión del concreto se efectúan sobre cilindros que miden 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.

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La resistencia del concreto a la compresiónes una propiedad física fundamental, y

es frecuentemente empleada el los cálculos para diseño de puente, de edificios y otras estructuras. El concreto de uso generalizado tiene una resistencia a la compresión entre 210 y 350 kg/cm cuadrado. un concreto de alta resistencia tiene una resistencia a la compresión de cuando menos 420 kg/cm cuadrado. Resistencia de 1,400 kg/cm cuadrado se ha llegado a utilizar en aplicaciones de construcción. La resistencia a la flexión del concreto se utiliza generalmente al diseñar

pavimentos y otras losas sobre el terreno. La resistencia a la compresión se puede utilizar como índice de la resistencia a la flexión, una ves que entre ellas se ha establecido la relación empírica para los materiales y el tamaño del elemento en cuestión. La resistencia a la flexión, también llamada modulo de ruptura, para un concreto de peso normal se aproxima a menudo de1.99 a 2.65 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a la compresión. El valor de la resistencia a la tensión del concretoes aproximadamente de 8% a

12% de su resistencia a compresión y a menudo se estima como 1.33 a 1.99 veces la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. La resistencia a la torsión para el concretoesta relacionada con el modulo de

ruptura y con las dimensiones del elemento de concreto. La resistencia al cortante del concretopuede variar desde el 35% al 80% de la

resistencia a compresión. La correlación existe entre la resistencia a la compresión y resistencia a flexión, tensión, torsión, y cortante, de acuerdo a los componentes del concreto y al medio ambiente en que se encuentre. El modulo de elasticidad, denotando por medio del símbolo E, se puedes definir

como la relación del esfuerzo normal la deformación correspondiente para esfuerzos de tensión o de compresión por debajo del limite de proporcionalidad de un material. Para concretos de peso normal, E fluctúa entre 140,600 y 422,000 kg/cm cuadrado, y se puede aproximar como 15,100 veces el valor de la raíz cuadrada de la resistencia a compresión. Página 56


Los principales factores que afectan a la resistencia son la relación Agua – Cemento y la edad, o el grado a que haya progresado la hidratación. Estos factores también afectan a la resistencia a flexión y a tensión, así como a la adherencia del concreto con el acero. Las relaciones Edad – Resistencia a compresión. Cuando se requiera de valores mas precisos para el concreto se deberán desarrollar curvas para los materiales específicos y para las proporciones de mezclado que se utilicen en el trabajo. Para una trabajabilidad y una cantidad de cemento dado, el concreto con aire incluido necesita menos agua de mezclado que el concreto sin aire incluido. La menor relación Agua – Cemento que es posible lograr en un concreto con aire incluido tiende a compensar las resistencias mínimas inferiores del concreto con aire incluido, particularmente en mezclas con contenidos de cemento pobres e intermedios.

FACTORES QUE AFECTAN A LA RESISTENCIA DEL CONCRETO ENDURECIDO 

Materiales componentes



Métodos de preparación



Procedimientos de curado



Condiciones de ensayo



Distribución de tensiones en la probeta.

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

Maquina de ensayos



Relación de esbeltez (h/Ø)



Tamaño de la probeta.



Geometría de la probeta



Velocidad de la carga



Humedad de la probeta

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en mega pascales (MPa) en unidades SI. Los requerimientos de las mezclas de concreto se pueden diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. Los requerimientos para la resistencia a la compresión pueden variar desde 17 MPa para concreto residencial hasta 28 MPa y más para estructuras comerciales. Para determinadas aplicaciones se especifican resistencias superiores hasta de 170 MPa y más.

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¿Por qué se determina la resistencia a la compresión? Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada

cumplan con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒć, del proyecto. Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeados se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar las operaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de manera estándar según la

norma ASTM C31 ―Práctica estándar para elaborar y curar iclindros de ensaye de concreto en campo‖. Para estimar la resistencia del concreto in situ, la norma ASTM C31 formula procedimientos para las pruebas de curado en campo. Las

probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, ―Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto‖. Página 59


Un resultado de prueba es el promedio de, por lo menos, dos pruebas de resistencia curadas de manera estándar o convencional elaboradas con la misma muestra de concreto y sometidas a ensaye a la misma edad. En la mayoría de los casos, los requerimientos de resistencia para el concreto se realizan a la edad de 28 días. Al diseñar una estructura los ingenieros se valen de la resistencia especificada,

ƒć, y especifican el concreto que cumpla con el requerimiento de resistencia estipulado en los documentos del contrato del proyecto. La mezcla de concreto se diseña para producir una resistencia promedio superior a la resistencia especificada de manera tal que se pueda minimizar el riesgo de no cumplir la especificación de resistencia. Para cumplir con los requerimientos de resistencia de una especificación de proyecto se aplican los siguientes dos criterios de aceptación: El promedio de tres ensayes consecutivos es igual o supera a la resistencia

especificada, ƒć. Ninguno de los ensayes de resistencia deberá arrojar un resultado inferior a ƒć en más de 3.45 MPa, ni ser superior en más de 0.10 ƒć, cuando ƒć sea mayor de 35 MPa. Resulta importante comprender que una prueba individual que caiga por debajo de

ƒć no necesariamente constituye un fracaso en el cumplimiento de los requerimientos del trabajo. Cuando el promedio de las pruebas de resistencia de lidad de un trabajo caiga dentro de la resistencia promedio exigida, ƒć, la probabi que las pruebas de resistencia individual sean inferiores a la resistencia especificada es de aproximadamente 10% y ello se tiene en cuenta en los criterios de aceptación. Cuando los resultados de las pruebas de resistencia indican que el concreto suministrado no cumple con los requerimientos de la especificación es importante reconocer que la falla puede radicar en las pruebas, y no en el concreto. Ello es

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particularmente cierto si la fabricación, manejo, curado y pruebas de los cilindros no se realizan en conformidad con los procedimientos estándar. Los registros históricos de las pruebas de resistencia se utilizan para establecer la resistencia promedio deseada de mezcla de concretos para obras futuras.

¿Cómo realizar la prueba de resistencia del concreto? Las probetas cilíndricas para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm) o 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto. El registro de la masa de la probeta antes de cabecearla constituye una valiosa información en caso de desacuerdos. Con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre (ASTM C 617) o con almohadillas de

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neopreno (ASTMC1231). El cabeceo de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba.Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 Mpa se permite el uso de las almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo. No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba. El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más de 2%, no se debe someter a prueba el cilindro. Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse planos dentro de un margen de 0.002 pulgadas. Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35 MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección. ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más próximo de 0.1 MPa.

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El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la máxima carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada. La mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida. El rango entre los cilindros compañeros del mismo conjunto y probados a la misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente 2 a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros sobrepasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensaye en el laboratorio. Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma muestra de concreto no deberán diferir en más de 13% aproximadamente del promedio de los dos resultados de las pruebas. Si uno o dos de los conjuntos de cilindros se truenan a una resistencia menor a

ƒć, evalúe si los cilindros presentan problemas obvios y retenga los cilindros sometidos a ensaye para examinarlos posteriormente. A menudo, la causa de una prueba malograda puede verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros se puede perder una oportunidad fácil de corregir el problema. En algunos casos se elaboran cilindros adicionales de reserva y se pueden probar si un cilindro de un conjunto se truena a una resistencia menor. Una prueba a los tres o siete días puede ayudar a detectar problemas potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas en el laboratorio, pero no constituye el criterio para rechazar el concreto.

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La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio que participan en el ensaye del concreto deban estar certificados. Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para proyectos futuros. Los reportes se deben remitir lo más pronto posible al productor del concreto, al contratista y al representante del propietario.

RESISTENCIA A LA TRACCION El concreto es una material ineficiente resistiendo cargas de tracción, comparativamente esta resistencia representa hasta un 10% de sus capacidad a la compresión. Es por ello que en el concreto armado los esfuerzos de tracción son absorbidos por el acero de refuerzo.

El ensayo tradicional (Prueba directa de traccion) consiste en una pequeña muestra con sección transversal rectangular, que presenta un ensanchamiento en los extremos longitudinales, lo que permite que las abrazaderas del equipo utilizado en la prueba ejerzan fuerzas de tracción que romperán a la muestra en el sector central mas débil (por tener menor sección transversal).

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Las investigaciones sugieren utilizar expresiones como la siguiente para determinar un valor aproximado del esfuerzo máximo de tracció n ―ft‖ que puede soportar el concreto. ft = 1.5 √f’c Donde: ft: resistencia a la tracción del concreto medido en kg/cm2. f’c: resistencia a la compresión del concreto medido en kg/cm2. El ensayo descrito previamente presenta mucha variabilidad en los resultados por la pequeña dimensión transversal de la muestra, comparada con la dimensión máxima del agregado grueso y con las dimensiones de los elementos estructurales reales, por lo que con mucha frecuencia se utiliza, en sus reemplazo, la Prueba de Separación que utiliza cilindros tradicionales de concreto colocados horizontalmente. Tanto en la parte superior como en la inferior (a lo largo del cilindro) se colocan cartones para la aplicación de carga de compresión uniformemente lineal y transversal. La falla del cilindro se produce por separación, sobre un eje vertical, de las dos mitades de la muestra.

RESISTENCIA LA CORTE Debido a que las fuerzas cortantes se transforman en tacones diagonales, la

resistencia al corte del concreto ―vc‖ tiene órdenes demagnitud y comportamiento similares a la resistencia a la tracción. El ensayo utilizado se conoce como la Prueba de corte Directa, en el que se evita al máximo la introducción de esfuerzos de flexión. Los resultados de laboratorio sugieren expresiones cono la siguiente, para describir la resistencia al corte:

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VC



f 'c

Donde: 

vc: resistencia al corte del concreto medida en kg/cm2.



f’c: resistencia a la compresión del concreto medida en kg/cm2

RESISTENCIA BIAXIAL Y TRIAXIAL Resistencia a Esfuerzo Biaxial Concreto Simple 

Ej. Vigas con cargas puntuales, muros con cargas sísmicas.



Menor capacidad en zona en tracción (que en compresión).



Incremento de capacidad por compresión en ambas direcciones.

Resistencia a Esfuerzo Triaxial 

Ej. Confinamiento en columnas, nudos.



Tensiones de confinamiento,

3 (compresión):

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

Aumentan de capacidad en compresión (ζ1)



Aumento de ductilidad en compresión



La expansión (por efecto de Poisson) lateral en columnas puede ser resistida por estribos que generan confinamiento.

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4.1 PROPIEDADES MECÁNICAS DEL CONCRETO La mecánica estructural es el conjunto de conocimientos científicos que permiten predecir con cierta seguridad como se comportara una estructura de forma y dimensiones dadas ante fuerzas aplicadas. Los principales aspectos de la estructura deben ser: 1.- Resistencia ante cargas impuestas. 2.- Deformaciones y agrietamientos controlados.

4.1.1 Principios básicos en que se basa la mecánica del concreto armado.

1.- Los efectos externos en cualquier sección deben estar equilibrados con los efectos internos. 2.- La deformación del refuerzo embebida en el concreto es la misma que la del concreto que lo rodea. 3.- Las secciones transversales que eran planas antes de la aplicación de las cargas siguen siendo planas a la acción de estas. 4.- El concreto no resiste esfuerzos a tracción. 5.- El análisis se basará en las relaciones esfuerzo - deformación de los elementos componentes del concreto armado.

RELACIÓN ESFUERZO DEFORMACIÓN DEL CONCRETO Esfuerzo vs. Deformación Es importante saber que sucede con nuestro material cuando es sometido a algún tipo de carga, en qué momento su deformación es permanente y en qué momento el material puede regresar a su estado natural aún cuando ya se le aplico carga. En la Figura 1 podemos observar muy claramente la zona plástica y la zona elástica. Zona elástica: Parte de la recta de la grafica en donde las deformaciones son proporcionales a los esfuerzos, es en esta zona en donde podemos aplicar una 

carga al material va aregresaría sufrir unaa deformación y si en momento quitáramos la cargael elcual material su estado natural sin ese presentar una deformación permanente.

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Zona plástica: Al pasar la zona elástica entramos a la zona plástica que es en donde la grafica comienza a tener forma curva y es la zona en donde si aplicamos una carga y la quitamos sufre una deformación permanente, el material no recupera su estado srcinal. Limite de elasticidad: Es el máximo esfuerzo que puede soportar un material sin que aparezcan deformaciones permanentes, es el último punto de la línea recta de la grafica.

Figura 1. Grafica Esfuerzo – Deformación

Para determinar el esfuerzo de algún material es necesario someterlo unay cargapoder y determinar el área de contacto en donde estamos aplicando la carga,a tal como se puede apreciar en la Ecuación (1), y cuando un material es sometido a una carga este va teniendo deformaciones y se determinan con la Ecuación (2), para poder conocer cual es el máximo esfuerzo puede soportar el material sin sufrir deformación permanente es necesario aplicar la ecuación (3), lacual podemos determinar con la ecuación de la recta,podemos encontrarlo también gráficamente con un ángulo o simplemente dividiendo algún esfuerzo entre una deformación. DONDE: Esfuerzo (kg/cm²) = Carga (Kg) (1) Área de Contacto (cm²) Deformación Unitaria = Deformación que va teniendo la muestra (cm ó mm) (2) Longitud inicial de la muestra (cm ó mm) Modulo de Elasticidad = Pendiente de la gráfica = Tg = Esfuerzo (kg/cm²) (3) Deformación Unitaria A continuación observamos casos de graficas de 2, diferentes de materiales sometidos a cargas, si típicos observamos la Figura es una tipos madera sometida a compresión y podemos ver que es un caso especial por que es difícil

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determinar en donde se encuentra la zona elástica y en donde empieza la zona plástica. El concreto es un material que no puede soportar mucha carga a tensión, y en cambio es muy resistente si lo sometemos a cargas de compresión y por lo tanto se deforma poco, en la Figura 3 podemos observar una grafica típica de un concreto sometido a compresión. En el caso del acero si podemos notar de una manera más clara el comportamiento, ya que podemos hacer la grafica esfuerzo - deformación unitaria Figura 4, se nota claramente la zona elástica y zona plástica, el acero es un material que soporta mucha carga a tensión y muy poca resistencia a compresión.

Figura 2. Grafica Esfuerzo – Deformación de una madera sometida a compresión

Figura 3. Grafica Esfuerzo - Deformación de un concreto sometido a compresión

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Figura 4. Grafica Esfuerzo – Deformación de un acero sometido a tensión Diversas modelos se han desarrollado para representar la curva esfuerzodeformación del concreto, incluidos modelos bilineales, modelos trilineales, y modelos combinados linealesparabólicos.

Figura 2 Modelos lineal-parabólico, bilineal y trilineal de esfuerzos y deformaciones en el hormigón. El uso de este tipo de modelos se vuelve complejo por la necesidad de tomar en cuenta las variaciones geométricas de la sección transversal de la viga, interactuando con las variaciones matemáticas del modelo esfuerzo-deformación.

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Figura 3 Geometrías no convencionales de vigas que requieren el diagrama esfuerzo deformación del hormigón para su diseño.

MODULO DE ELASTICIDAD El módulo de elasticidad de un material es un parámetro que mide la variación de esfuerzo en relación a la deformación en el rango elástico. Es función del ángulo de la línea esfuerzo – deformación y es una medida de la rigidez o resistencia a la 

deformación de dicho material. El concreto presenta un comportamiento elastoplástico y por ello los esfuerzos no son directamente proporcionales a la deformación. Por lo anterior, ha sido necesario definir términos como módulo secante y modulo tangente en un interno por convertir un valor para el módulo de elasticidad del concreto. El módulo tangente se define como la pendiente de la recta tangente a la curva esfuerzo – deformación en un punto de ella. En particular, el módulo tangente que corresponde al esfuerzo nulo se denomina módulo tangente inicial. La determinación de este parámetro es difícil pues la recta tangente en el srcen no esta bien definida.

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El módulo secante es la pendiente de una recta secante a la curva, que une el punto de esfuerzo cero, con otro cualquiera de la curva. El módulo secante es más fácil determinar que el módulo tangente, por ello, es el más utilizado. Para definir el módulo de elasticidad del concreto, el ACI emplea el concepto de módulo secante y propone:

Ec

1.5



0.14w

f 'c

Donde: Ec: Módulo de elasticidad del concreto W: Peso unitario del concreto en Kg/m3. (la expresión anterior es válida si este parámetro está entre 1440 y 2480 kg/m3).

F’c: Resistencia a la compresión del concreto.

Modulo tangente y secante del concreto

Para concretos normales, con pesos unitarios de aproximadamente 2300 kg/m3 se usa también la siguiente expresión: Ec



15100

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f 'c


Cálculo Para calcular el módulo de elasticidad se procede de la forma siguiente: • Con el área del espécimen, las cargas, las lecturas de deformación y la longitud de medición, deben calcularse los esfuerzos y las deformaciones unitarias correspondientes a cada carga, así como el esfuerzo máximo. • Trazar la curva de esfuerzo-deformación unitaria. • Determinar el esfuerzo ‖S1‖ en kg/cm2 correspondiente a la deformación unitaria (e1) de 0.000050.

• Determinar el esfuerzo ―S2‖ correspondiente al 40% del esfuerzo máximo. •• Determinar la deformación unitariaempleando ―e2‖ correspondiente al esfuerzo ―S2‖. Calcular el módulo de elasticidad la fórmula siguiente: E = (S2- S1) / (e2 – 0.000050) En donde: E es el módulo de Elasticidad en kg/cm2

• Para calcular la relación de Poisson se procede con la siguiente fórmula: M = (et2-et1) / (e2- 0,000050) M, es la relación de Poisson. et2, es la deformación transversal unitaria a la altura media del espécimen, producida por el "esfuerzo S2‖. et1, es lapor deformación transversal unitaria a la altura media del espécimen, producida el esfuerzoS1.

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MODULO DE POISSON El valor de este parámetro para el concreto oscila entre 0.15 y 0.20. En la figura (3) se muestra las deformaciones longitudinales, transversales y volumétricas de una probeta sometida a carga axial. Como se puede apreciar, el volumen del espécimen disminuye durante casi toda la historia de carga. Solamente en la etapa final, aumenta dadas las grandes deformaciones que experimenta. 

Deformaciones longitudinales, transversales y volumétricas de una probeta



MODULO DE CORTE

Por resistencia de materiales se sabe que: Ec

Gc 

2(1 

)

Considerando un valor del módulo de Poisson igual a 1/6 se tiene: Gc



0.43 E c

Por comodidad se suele despreciar Gc



y se toma: 0.5 E c

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5.1 VARIACIÓN VOLUMÉTRICA DEL CONCRETO El volumen del concreto varía principalmente por tres causas: a) Contracción de fragua b) Deformación plástica o creep c) Cambios de temperatura

a) Variación De Volumen Por Contracción De Fragua El agua que se añade a la mezcla de concreto es casi el doble de la necesaria para hidratar el cemento, pero se incluye para mejorar la trabajabilidad del material. Después del curado, el agua en exceso comienza a evaporar. La contracción de fragua se debe a la pérdida de humedad durante el endurecimiento y secado del concreto. Si éste puede deformarse libremente, disminuye su volumen, pero si contiene armadura o esta fijo en algunos de sus extremos se raja. Los concretos vaciados bajo agua están constantemente en un medio húmedo por lo cual no presentan este fenómeno. A la contracción srcinada por la pérdida de agua se suma la debida al enfriamiento del concreto después de la fragua, pues como se sabe, este proceso es exotérmico. Estos cambios de temperatura afectan también el volumen del concreto. Además de la contracción por secado existe otro tipo de contracción. Se trata de la contracción por carbonatación. Bajo condiciones especiales, ésta puede llegar a igualar la magnitud de las deformaciones por secado.

o

Factores que afectan la contracción del concreto son:



Relación Agua/Cemento: A mayor relación agua/cemento, mayor cantidad de agua disponible para ser evaporada y por lo tanto mayor posibilidad de contracción.

Página 78




Relación volumen/superficie del elemento del concreto: El agua evapora a través de la superficie y por lo tanto mientras ésta sea mayor, las deformaciones por contracción se incrementarán.



Humedad del ambiente: El agua se evapora por la diferencia de humedad entre dos medios. Si el medio ambiente es muy húmedo, entonces la evaporación será menor.



Porcentaje del refuerzo: El refuerzo restringe la contracción del concreto. Una cantidad de refuerzo elevada srcina una pequeña contracción con la aparición de un gran número de grietas.



Tipo de cemento utilizado: Los cementos de fragua rápida y los de bajo calor de hidratación generan concretos con mayor tendencia a la contracción.



Agregados: Los agregados restringen la contracción de la pasta de cemento. Los más asperos y con elevado módulo de elasticidad son los que más la limitan. Si el agregado es pequeño, la contracción aumenta.



Aditivos: El cloruro de calcio y las puzolanas aumentan la contracción. Existen aditivos que expanden el concreto.



Cantidad de cemento en la mezcla: Las mezclas más ricas contraen más que las pobres.



Tamaño de la pieza de concreto: La contracción disminuye con el aumento del volumen del elemento del concreto, pues, el proceso de desecación demora más tiempo ya que el agua debe efectuar un recorrido mayor para llegar a la superficie.

Las deformaciones unitarias finales debidas a la contracción de fragua varían entre

200x10

6



y

700x10

6



. Generalmente se toma un promedio de

400x10

6



. En

las dos primeras semanas se desarrolla del 15% a 30% de la deformación total, en el primer mes del 40% al 80% y en un año del 70% al 85%. En la siguiente figura se muestra la deformación por contracción de fragua en el tiempo.

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Deformación por contracción de fragua o

Para reducir la contracción de fragua en el concreto es conveniente:



Reducir el contenido de agua de la mezcla.



Usar agregados no porosos.



Curar bien el concreto.



Usar juntas de contracción y construcción en la estructura.



Proveer refuerzo adicional, llamado de contracción, para limitar el ancho de las grietas.

b) Deformación Plástica O Creep La deformación plástica se produce por la aplicación de cargas permanentes. Inmediatamente que se aplica la carga se produce una deformación elástica (DE), mientras que la carga actúa permanentemente se produce una deformación plástica (DP) y que se incrementa con el tiempo. La deformación plástica se debe a la disminución del agua que rodea las partículas de los compuestos de la hidratación del concreto. Estos se acercan y con el tiempo se unen, si la carga se retira parte de la deformación se recupera pero la unión de algunas partículas ocasionan que se presenten deformaciones permanentes. La magnitud de la deformación plástica puede variar de 2.86x10 -6 a 28.57x10-6 por 2

-6

kg/cm 1.5x10-6por unidad de longitud. En promedio se puede tomar valores entre 1x10 a

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En dos semanas puede alcanzar del 18 % al 35 % de la deformación total registrada, en 3 meses del 30 % al 70 % y en un año del 64 % al 83 %. La deformación con el tiempo puede llegar a ser de 2.5 a 3 veces la deformación inicial. Las cargas a largo plazo no solo generan un flujo plástico sino también influyen adversamente en la resistencia del concreto, para cargas permanentes o sostenidas durante un año o más, puede reducir su resistencia aproximadamente en un 15% a 25%, así la resistencia de un elemento cargado permanentemente puede ser satisfactorio 0.85 f c En la figura siguiente se muestra una gráfica deformación vs. tiempo de una muestra sometida temporalmente a la acción de una carga. Inmediatamente después que ésta es aplicada se produce una deformación elástica que se mantiene mientras la carga actúa y una de formación plástica o ―creep‖ que se incrementa en el tiempo. Al retirar la carga, la muestra presenta instantáneamente una recuperación elástica de la deformación. Esta sin embargo, no iguala la deformación elástica inicial. Así mismo se produce una recuperación plástica, la cual después de un cierto periodo de tiempo se estabiliza, manteniéndose una deformación permanente en la muestra.

Deformación de un espécimen de concreto sometido temporalmente a carga axial.

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La deformación plástica se debe a la disminución del espesor de la capa de agua que rodea las partículas de los compuestos de la hidratación del cemento. Estas se acercan y con el tiempo algunas se unen. Si la carga se retira parte de la deformación se recupera pero la unión de algunas de las partículas ocasiona que se presenten deformaciones permanentes. La deformación plástica es de una a tres veces la deformación instantánea elástica. El fenómeno de ―creep‖ incrementa las deflexiones en el tiempo y ocasiona redistribución de esfuerzos en la estructura. Algunos factores que afectan este proceso son: 

Nivel de esfuerzo a que está sometido el concreto: Ya que la deformación es proporcional al esfuerzo.



Duración de la carga: Mientras la carga se mantenga más tiempo, el efecto del creep es mayor. Por eso las cargas permanentes producen mayor deformación que las cargas vivas.



Resistencia y edad a la cual se aplica la carga: Si el concreto es cargado a edad avanzada la deformación es menor.



Condiciones ambientales: A mayor humedad del medio ambiente, menor deformación plástica. Con una humedad de 50% la deformación es el doble que con una humedad de 100%.



Velocidad de carga: Mientras más rápido se aplique, más se deforma el concreto.



Cantidad y distribución del refuerzo: Pues éste restringe las deformaciones.



Tipo, finura y contenido de cemento: Ya que el cemento presenta deformaciones plásticas que son aproximadamente, quince veces mayor que las del concreto.



Relación agua/cemento: A mayor cantidad de agua, mayor efecto del creep.



Tipo y gradación del agregado, mientras más denso sea el concreto, el creep será menos crítico.

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

Temperatura: Se ha demostrado que durante incendios el concreto acentúa su deformación plástica.

La magnitud de la deformación por creep puede variar de 2.86 x10^-6 a 28.57x10^-6 por kg/cm2 por unidad de longitud. En promedio se puede tomar valores entre 1x10^-6 a 1.5x10^-6. En pruebas efectuadas a los largo de 20 años, se ha comprobado que en dos semanas se alcanzó del 18% a 35% de la deformación total registrada, en tres meses, del 30% al 70% y en un año del 64% al 83%. La deformación con el tiempo puede llegar de 2.5 a 3 veces la deformación inicial.

c) Variaciones De Volumen Por Temperatura El concreto se expande con el incremento de temperatura y se contrae con su disminución. El coeficiente de dilatación térmica varía con la calidad del concreto y con su edad. Su valor oscila entre 9.2x10^-6 ºC y 12x10^-6 ºC para temperaturas entre -15ºC y 50ºC.

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EFECTOS DE LA FATIGA El efecto de la acción de cargas repetidas en el concreto varía de acuerdo a la velocidad de su aplicación. Si éstas son de una elevada intensidad y se aplican rápidamente, se produce un efecto pronunciado de histéresis en la curva esfuerzo – deformación. Al gunos investigadores han efectuado ensayos de este fenómeno y han obtenido gráficas como la siguiente figura. Como se aprecia, la envolvente de los lazos se asemeja mucho a la curva analizada para aplicación de una sola 

carga continua. Se observa que existe deformaciones remanentes considerables después de cada descarga. Esto sugiere que el concreto se degrada sucesivamente.

Curva esfuerzo-deformación de un espécimen de concreto sometido a cargas cíclicas

Si las cargas repetidas se aplican más lentamente, la gráfica deformación versus tiempo que se obtiene se asemeja a la presentada en la figura siguiente. La deformación plástica toma importancia a este fenómeno. Los ciclos de carga y descarga van disminuyendo la capacidad resistente del concreto. Se ha probado que después de los 10 000 000 de ciclos de resistencia disminuye a aproximadamente un 55 del srcinal. Este resultado es válido cuando las cargas varían desde un mínimo cercano a cero hasta un máximo predeterminado.

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Deformación con el tiempo de un espécimen de concreto sometido a cargas repetidas

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6.1 EL ACERO INTRODUCCIÓN A través de la historia el hombre a tratado de mejorar las materias primas, añadiendo materiales tanto orgánicos como inorgánicos, para obtener los resultados ideales para las diversas construcciones. Dado el caso de que los materiales más usados en la construcción no se encuentran en la naturaleza en estado puro, por lo que para su empleo hay que someterlos a una serie de operaciones metalúrgicas cuyo fin es separar el metal de las impurezas u otros minerales que lo acompañen. Pero esto no basta para alcanzar las condiciones optimas, entonces para que los metales tengan buenos resultados, se someten a ciertos tratamientos con el fin de hacer una aleación que reúna una serie de propiedades que los hagan aptos para adoptar sus formas futuras y ser capaces de soportar los esfuerzos a los que van a estar sometidos. El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleación de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades, puede contener también otros elementos. Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. En las décadas recientes, los ingenieros y arquitectos han estado pidiendo continuamente aceros cada vez mas resientes, con propiedades de resistencia a la corrección; aceros más soldables y otros requisitos. La investigación llevada a cabo por la industria del acero durante este periodo ha conducido a la obtención de varios grupos de nuevos aceros que satisfacen muchos de los requisitos y existe ahora una amplia variedad cubierta gracias a las normas y especificaciones actuales.

El acero es una de suele hierro componer con carbono unaelementos, proporción ya que oscila entre 0,03aleación y 2%. Se deen otros inmersos en el material del que se obtienen. Pero se le pueden añadir

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otros materiales para mejorar su dureza, maleabilidad u otras propiedades. Las propiedades físicas de los aceros y su comportamiento a distintas temperaturas dependen sobre todo de la cantidad de carbono y de su distribución. Antes del tratamiento térmico, la mayoría de los aceros son una mezcla de tres sustancias, ferrita, perlita, cementita. La ferrita, blanda y dúctil, es hierro con pequeñas cantidades de carbono y otros elementos en disolución. La cementita es un compuesto de hierro con el 7% de carbono aproximadamente, es de gran dureza y muy quebradiza. La perlita es una mezcla de ferrita y cementita, con una composición específica y una estructura características, sus propiedades físicas con intermedias entre las de sus dos componentes. La resistencia y dureza de un acero que no ha sido tratado térmicamente depende de las proporciones de estos tres ingredientes. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, está por compuesto de perlita. El acero con cantidades de carbono aún mayores es una mezcla de perlita y cementita.

6.1.-HISTORIA DEL ACERO Histórico horno Bessemer. Aunque no se tienen datos precisos de la fecha en la que se descubrió la técnica de fundir mineral dehierro para producir un metal susceptible de ser utilizado, los primeros utensilios de este metal descubiertos por los arqueólogos enEgipto datan del año 3000 a. C. También se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. El acero era conocido en la antigüedad, y quizá pudo haber sido producido por el método de boomery —fundición de hierro y sus óxidos en una chimenea de piedra u otros materiales naturales resistentes al calor, y en el cual se sopla aire — para que su producto, una masa porosa de hierro (bloom) contuviese carbón.

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Algunos de los primeros aceros provienen del Este de África, fechados cerca de 1400 a. C. En el siglo IV a. C. armas como la falcata fueron producidas en la península Ibérica. La China antigua bajo la dinastía Han, entre el 202 a. C. y el 220 d. C., creó acero al derretir hierro forjado junto con hierro fundido, obteniendo así el mejor producto de carbón intermedio, el acero, en torno al siglo I a. C. Junto con sus métodos srcinales de forjar acero, los chinos también adoptaron los métodos de producción para la creación de acero wootz, una idea importada deIndia a China hacia el siglo V El acero wootz fue producido en India y en Sri Lanka desde aproximadamente el año 300 a. C. Este temprano método utilizaba un horno de viento, soplado por losmonzones. También conocido como acero Damasco, el acero wootz es famoso por su durabilidad y capacidad de mantener un filo. Originalmente fue creado de un número diferente de materiales, incluyendo trazas de otros elementos en concentraciones menores a 1.000partes por millón o 0,1%aleación de la composición la roca. Era esencialmente una complicada con hierro de como su principal componente. Estudios recientes han sugerido que en su estructura se incluían nanotubos de carbono, lo que quizá explique algunas de sus cualidades legendarias; aunque teniendo en cuenta la tecnología disponible en ese momento fueron probablemente producidos más por casualidad que por diseño. El acero crucible (Crucible steel) —basado en distintas técnicas de producir aleaciones de acero empleando calor lento y enfriando hierro puro y carbón— fue producido en Merv entre el siglo IX y elsiglo X. En China, bajo la dinastía Song del siglo XI, hay evidencia de la producción de acero empleando dos técnicas: una de un método "berganesco" que producía un acero de calidad inferior por no ser homogéneo, y un precursor del moderno método Bessemer el cual

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utilizaba una descarbonización a través de repetidos forjados bajo abruptos enfriamientos (cold blast).

Grabado que muestra el trabajo en unafragua en la Edad Media. El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a. C., en Medzamor, cerca de Ereván, capital de Armenia y del monte Ararat. La tecnología del hierro se mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a. C. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico. Las características conferidas por latemplabilidad no consta que fueran conocidas hasta la Edad Media, y hasta el año 1740 no se produjo lo que hoy día denominamos acero. Los métodos antiguos para la fabricación del acero consistían en obtener hierro dulce en el horno, con carbón vegetal y tiro de aire. Una Página 90


posterior expulsión de las escorias por martilleo y carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación fundiendo el acero cementado en crisolesde arcilla y en Sheffield (Inglaterra) se obtuvieron, a partir de 1740, aceros de crisol. Fue Benjamin Huntsman el que desarrolló un procedimiento para fundir hierro forjado con carbono, obteniendo de esta forma el primer acero conocido. En 1856, Sir Henry Bessemer, hizo posible la fabricación de acero en grandes cantidades, pero su procedimiento ha caído en desuso, porque solo podía utilizar hierro que contuviese fósforo y azufre en pequeñas proporciones. En 1857, Sir William Siemens ideó otro procedimiento de fabricación industrial del acero, que en la actualidad ha caído en desuso, el procedimiento Martin Siemens, por descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro, calentando con aceite, gas de coque, o una mezcla de gas de alto horno y de coque. Siemens había experimentado en 1878 con la electricidad para calentar los hornos de acero, pero fue el metalúrgico francés Paul Héroult —coinventor del método moderno para fundir aluminio— quien inició en 1902 la producción comercial del acero en hornos eléctricos a arco. El método de Héroult consiste en introducir en el horno chatarra de acero de composición conocida haciendo saltar un arco eléctrico entre la chatarra y unos grandes electrodos de carbono situados en el techo del horno. En 1948 se inventa el proceso del oxígeno básico L-D. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios países con oxígeno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en Austria en 1948, cuando una fábrica de acero situada cerca de la ciudad deLinz,Donawitz desarrolló el proceso del oxígeno básico o L-D. En 1950 se inventa el proceso decolada continua que se usa cuando se requiere producir perfiles laminados de acero de sección constante

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y en grandes cantidades. El proceso consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena. En la actualidad se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones, que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de dureza y resistencia.15 Actualmente, el proceso de fabricación del acero, se completa mediante la llamada metalurgia secundaria. En esta etapa, se otorgan al acero líquido las propiedades químicas, temperatura, contenido de gases, nivel de inclusiones e impurezas deseados. La unidad más común de metalurgia secundaria es el horno cuchara. El acero aquí producido está listo para ser posteriormente colado, en forma convencional o en colada continua.

Puente fabricado en acero.

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El uso intensivo que tiene y ha tenido el acero para la construcción de estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos y rotundos fracasos que al menos han permitido el avance de la ciencia de materiales. Así, el 7 de noviembre de 1940 el mundo asistió al colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en resonancia con el viento. Ya durante los primeros años de la Revolución industrial se produjeron roturas prematuras de ejes de ferrocarril que llevaron aWilliam Rankine a postular la fatiga de materiales y durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron algunos hundimientos imprevistos de los cargueros estadounidenses Liberty al fragilizarse el acero por el mero descenso de la temperatura, problema inicialmente achacado a las soldaduras. En muchas regiones del mundo, el acero es de gran importancia para la dinámica de la población, industria y comercio.

6.2.-DEFINICIÓN DE ACERO: El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que quebradizas y no poderseforjar —a diferencia de los aceros se ser moldean. —, al La Ingeniería Metalúrgica trata al acero a una familia muy numerosa de aleaciones metálicas, teniendo como base la aleación hierrocarbono. El hierro es un metal, relativamente duro y tenaz, con diámetro atómico dA = 2,48 Å (1angstrom Å = 10–10 m), con temperatura de fusión de 1.535 °C y punto de ebullición 2.740 °C. Mientras el carbono es un no metal, con diámetro mucho más pequeño (dA = 1,54 Å), blando y frágil en la mayoría de susformas alotrópicas(excepto en la forma de diamante en que su estructura cristalográfica lo hace el más duro de los materiales conocidos). Es la diferencia en diámetros atómicos lo que va a permitir al elemento de átomo más pequeño difundir a través de la celda del otro elemento de mayor diámetro.

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El acero es el más popular de las aleaciones, es la combinación entre un metal (el hierro) y un no metal (el carbono), que conserva las características metálicas del primero, pero con propiedades notablemente mejoradas gracias a la adición del segundo y de otros elementos metálicos y no metálicos. De tal forma no se debe confundir el hierro con el acero, dado que el hierro es un metal en estado puro al que se le mejoran sus propiedades físico-químicas con la adición de carbono y demás elementos. La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los aceros al carbono en los que este último es el único aleante o los demás presentes lo están en cantidades muy pequeñas. De hecho existen multitud de tipos de acero con composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en virtud, ya sea de los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que además de ser los primeros fabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia». Por la variedad ya apuntada y por su disponibilidad —sus dos elementos primordiales abundan en la naturaleza facilitando su producción en cantidades industriales los aceros son las aleaciones más utilizadas en la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas. Sin embargo, en ciertos sectores, como la construcción aeronáutica, el acero apenas se utiliza debido a que es un material muy denso, casi tres veces más denso que el aluminio (7.850 kg/m³ de densidad frente a los 2.700 kg/m³ del aluminio).

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6.2.1-PROPIEDADES MECÁNICAS Resistencia: es la oposición al cambio de forma y a la fuerzas externas que pueden presentarse como cargas son tracción, compresión, cizalle, flexión y torsión. Elasticidad: corresponde a la capacidad de un cuerpo para recobrar su forma al dejar de actuar la fuerza que lo ha deformado. Plasticidad: es la capacidad de deformación de un metal sin que llegue a romperse si la deformación se produce por alargamiento se llama ductilidad y por compresión maleabilidad. Fragilidad: es la propiedad que expresa falta de plasticidad y por lo tanto tenacidad los metales frágiles se rompen en el límite elástico su rotura se produce cuando sobrepasa la carga del límite elástico. Tenacidad: se define como la resistencia a la rotura por esfuerzos que deforman el metal; por lo tanto un metal es tenaz si posee cierta capacidad de dilatación. Dureza: Es la propiedad que expresa el grado de deformación permanente que sufre un metal bajo la acción directa de una fuerza determinada. Existen dos Dureza física y dureza técnica. Ductilidad: es la capacidad que tienen los materiales para sufrir deformaciones a tracción relativamente alta, hasta llegar al punto de fractura. Resilencia: Es la capacidad que presentan los materiales para absorber energía por unidad de volumen en la zona elástica.

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6.2.2- CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACERO

Representación de la inestabilidad lateral bajo la acción de una fuerza ejercida sobre una viga de acero. Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas:  

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Su densidad media es de 7850 kg/m³. En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleacioneseutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C. Su de ebullición de alrededor de 3.000en °C. alguna de las Es punto un material muyes tenaz, especialmente aleaciones usadas para fabricar herramientas.

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Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres. Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño. Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico. Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar sulímite elástico. La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros. Se puede soldar con facilidad. La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción «corten» aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables. Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de19 3 · 10 6 S/m. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando éste último la Página 97


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resistencia mecánica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalación. Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción. Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: L = t° L, siendo a elcoeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 · 10 −5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está 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 según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado.20 El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.

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Llave de acero aleado para herramientas o acero al cromo-vanadio.

6.2.3 FABRICACIÓN FÁBRICA DE AGLOMERACIÓN: Para preparar el mineral de hierro: Éste se tritura y calibra en granos que se aglomeran (se aglutinan) entre ellos. El aglomerado así obtenido se compacta, cargándolo después en el alto horno junto con el coque. El coque es un potente combustible, que se obtiene como residuo sólido de la destilación de la hulla (una clase de carbón muy rico en carbono).

6.2.3.1-PROCESO BÁSICO DE OXÍGENO El proceso más antiguo para fabricar acero en grandes cantidades es el proceso Bessemer, que empleaba un horno de gran altura en forma de pera, denominado convertidor Bessemer, que podía inclinarse en sentido lateral para la carga y el vertido. Al hacer pasar grandes cantidades de aire a través del metal fundido, el oxígeno del aire se combinaba químicamente con las impurezas y las eliminaba. En el proceso básico de oxígeno, el acero también se refina en un horno en forma que se inclinar en sentido embargo, el airede se pera sustituye porpuede un chorro de oxígeno casilateral. puro aSin alta presión. Cuando el horno se ha cargado y colocado en posición vertical, se hace descender en su interior una lanza de oxígeno. La punta de la lanza, refrigerada por agua, suele estar situada a unos 2 m por encima de la carga, aunque esta distancia se puede variar según interese. A continuación se inyectan en el horno miles de metros cúbicos de oxígeno a velocidades supersónicas. El oxígeno se combina con el carbono y otros elementos no deseados e inicia una reacción de agitación que quema con rapidez las impurezas del arrabio y lo transforma en acero. El proceso de refinado tarda 50 minutos o menos, y es posible fabricar unas 275 toneladas de acero en una hora.

6.2.3.2-PROCESO DE CRISOL ABIERTO Cualquier proceso de producción de acero a partir de arrabio consiste en quemar el exceso de carbono y otras impurezas presentes en el Página 99


hierro. Una dificultad para la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 ºC, que impide utilizar combustibles y hornos convencionales. Para superar la dificultad se desarrolló el horno de crisol abierto, que funciona a altas temperaturas gracias al precalentado regenerativo del combustible gaseoso y el aire empleados para la combustión. En el precalentado regenerativo los gases que escapan del horno se hacen pasar por una serie de cámaras llenas de ladrillos, a los que ceden la mayor parte de su calor. A continuación se invierte el flujo a través del horno, y el combustible y el aire pasan a través de las cámaras y son calentados por los ladrillos. Con este método, los hornos de crisol abierto alcanzan temperaturas de hasta 1.650 ºC. El horno propiamente dicho suele ser un crisol de ladrillo plano y rectangular de unos 6 × 10 m, con un techo de unos 2,5 m de altura. Una serie de puertas da a una planta de trabajo situada delante del crisol. Todo el crisol y la planta de trabajo están situados a una altura determinada por encima del suelo, y el espacio situado bajo el crisol lo ocupan las cámaras de regeneración de calor del horno. Un horno del tamaño indicado produce unas 100 toneladas de acero cada 11 horas. El horno se carga con una mezcla de arrabio (fundido o frío), chatarra de acero y mineral de hierro, que proporciona oxígeno adicional. Se añade caliza como fúndente y fluorita para hacer que la escoria sea más fluida. Las proporciones de la carga varían mucho, pero una carga típica podría consistir en 60.000 kg. de chatarra de acero, 11.000 kg. de arrabio frío, 45.000 kg. de arrabio fundido, 12.000 kg. de caliza, 1.000 kg. de mineral de hierro y 200 kg. de fluorita. Una vez cargado el horno, se enciende, y las llamas oscilan de un lado a otro del crisol a medida que el operario invierte su dirección para regenerar el calor. Desde el punto de vista químico la acción del horno de crisol abierto consiste en reducir por oxidación el contenido de carbono de la carga y eliminar impurezas como silicio, fósforo, manganeso y azufre, que se combinan con la caliza y forman la escoria. Estas reacciones tienen lugar mientras el metal del horno se encuentra a la temperatura de fusión, y el horno se mantiene entre 1.550 y 1.650 ºC durante varias horas hasta que el metal fundido tenga el contenido de carbono deseado. Un operario experto puede juzgar el contenido de carbono Página 100


del metal a partir de su aspecto, pero por lo general se prueba la fundición extrayendo una pequeña cantidad de metal del horno, enfriándola y sometiéndola a examen físico o análisis químico. Cuando el contenido en carbono de la fundición alcanza el nivel deseado, se sangra el horno a través de un orificio situado en la parte trasera. El acero fundido fluye por un canal corto hasta una gran cuchara situada a ras de suelo, por debajo del horno. Desde la cuchara se vierte el acero en moldes de hierro colado para formar lingotes, que suelen tener una sección cuadrada de unos 50 cm de lado, y una longitud de 1,5 m. Estos lingotes —la materia prima para todas las formas de fabricación del acero— pesan algo menos de 3 toneladas. Recientemente se han puesto en práctica métodos para procesar el acero de forma continua sin tener que pasar por el proceso de fabricación de lingotes.

6.2.3.3-ACERO DE HORNO ELÉCTRICO En algunos hornos el calor para fundir y refinar el acero procede de la electricidad y no de la combustión de gas. Como las condiciones de refinado de estos hornos se pueden regular más estrictamente que las de los hornos de crisol abierto o los hornos básicos de oxígeno, los hornos eléctricos son sobre todo útiles para producir acero inoxidable y aceros aleados que deben ser fabricados según unas especificaciones muy exigentes. El refinado se produce en una cámara hermética, donde la temperatura y otras condiciones se controlan de forma rigurosa mediante dispositivos automáticos. En las primeras fases de este proceso de refinado se inyecta oxígeno de alta pureza a través de una lanza, lo que aumenta la temperatura del horno y disminuye el tiempo necesario para producir el acero. La cantidad de oxígeno que entra en el horno puede regularse con precisión en todo momento, lo que evita reacciones de oxidación no deseadas. En la mayoría de los casos, la carga está formada casi exclusivamente por material de chatarra. Antes de poder utilizarla, la chatarra debe ser analizada y clasificada, porque su contenido en aleaciones afecta a la composición del metal refinado. También se añaden otros materiales, como pequeñas cantidades de mineral de hierro y cal seca, para contribuir a eliminar el carbono y otras impurezas. Los elementos adicionales para la aleación se introducen con la carga o después, cuando se vierte a la cuchara el acero refinado. Página 101


Una vez cargado el horno se hacen descender unos electrodos hasta la superficie del metal. La corriente eléctrica fluye por uno de los electrodos, forma un arco eléctrico hasta la carga metálica, recorre el metal y vuelve a formar un arco hasta el siguiente electrodo. La resistencia del metal al flujo de corriente genera calor, que —junto con el producido por el arco eléctrico — funde el metal con rapidez. Hay otros tipos de horno eléctrico donde se emplea una espiral para generar calor.

ALTO HORNO: Se extrae el hierro de su mineral. El mineral y el coque sólidos se introducen por la parte superior del horno. El aire caliente (1200°C) inyectado en la base produce la combustión del coque (carbono casi Página 102


puro). El óxido de carbono así formado reduce los óxidos de hierro, es decir, extrae su oxígeno, aislando el hierro de ese modo. El calor desprendido por la combustión funde el hierro y la ganga en una masa líquida en que la ganga, de menor densidad, flota sobre una mezcla a base de hierro, denominada "fundición". Los residuos formados por la ganga fundida (escorias) son aprovechados por otras industrias: construcción de carreteras, fabricación de cementos... CONVERTIDOR DE OXÍGENO:

Aquí se convierte la fundición en acero. La fundición en fusión se vierte sobre un lecho de chatarra. Se queman los elementos indeseables (carbono y residuos) contenidos en la fundición, inyectando oxígeno puro. Se recuperan los residuos (escoria de acero). Se obtiene acero líquido "bruto", que se vierte en una cuchara. Se denomina acero bruto porque, en esa etapa, está todavía inacabado. COQUERÍA: El coque es un combustible obtenido mediante dostilación (gasificación de los componentes no deseados) de la hulla en el horno de la fábrica de coque. El coque es carbono casi en estado puro, dotada de una estructura porosa y resistente a la rotura. Al arder en el alto horno, el coque aporta el calor necesario para le fusión des mineral y los gases necesarios para su reducción.

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PROCEDIMIENTO ELÉCTRICO: La materia prima introducida en el horno puede incluir desde material en bruto (por ejemplo, piezas de maquinaria) debidamente seleccionado, hasta chatarra entregada en forma preparada, clasificada, triturada y calibrada con un contenido mínimo de hierro del 92%. La chatarra se funde en un horno eléctrico. El ACERO LÍQUIDO: Obtenido de esa manera, se somete a continuación a las mismas operaciones de afinado y de matización que en el procedimiento de fundición. La chatarra procede de envases desechados, edificaciones, maquinaria y vehículos desguazados o desechos de fundición o acero recuperados en la planta siderúrgica o de sus clientes transformadores. Cada matiz de acero requiere una elección rigurosa de la materia prima, especialmente en función de las "impurezas" que un metal determinado u otro mineral contenido en la chatarra pueda representar para un matiz. ESTACIÓN DE AFINO: Afino (descarburación) y adiciones químicas Las operaciones se producen recipiente al vacío, haciendo el acero entre cuchara yen el un recipiente con la ayuda de un que gasgire inerte (argón). Sela inyecta oxígeno a fin de activar la descarburación y calentar el metal. Este procedimiento permite una gran precisión en el ajuste de la composición química del acero ("matización"). COLADA CONTINUA BRUTO (semiprocesados):

MOLDEO

DE

PIEZAS

EN

Aquí: moldeo de un desbaste. El acero fundido se vierte en continuo en un molde sin fondo. Al atravesar este molde, comienza a solidificarse en contacto con las paredes refrigeradas por agua. El metal moldeado baja, guiado por un conjunto de rodillos, y continúa enfriándose. Al llegar a la salida, está solidificado hasta el núcleo. En ese momento se corta inmediatamente en las longitudes deseadas.

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MÉTODOS DE REFINAMIENTO Los materiales básicos para la fabricación de lingotes de acero es material férrico coque y caliza. El coque se quema como un combustible para calentar el horno; cuando se quema el coque, este emite monóxido de carbono que se combina con los óxidos férricos, reduciéndolos a hierro metálico, esta es la reacción química básica en el horno de la explosión; tiene la ecuación: Fe2O3+3CO = 3CO2+2Fe. La caliza en el cargo del horno se usa como una fuente adicional de monóxido de carbono y como un flujo para combinar con el sílice infusible, para formar el silicato de calcio fusible. Sin la caliza, se formarían silicatos férricos, con una perdida resultante de hierro metálico. Los silicatos del calcio mas otras impurezas forman una escoria que flota en cima del metal fundido al fondo del horno. Los lingotes de hierro ordinario son producidos por hornos de la explosión que contiene hierro aproximadamente en un 92%, carbono 3% o 4%, silicón 0.5% a 3%, manganeso 0.25% a 2.5%, fósforo 0.04% a 2%, y un rastro de azufre. Un horno de la explosión típico consiste en una cáscara de acero cilíndrica lineada con un terco que es cualquier sustancia no metálica como ladrillo refractario. La cáscara se adelgaza a la cima y el fondo es más ancho a un cuarto de la distancia del fondo. La porción más baja del horno se llamo antalage de alto horno, el cual está provisto por varias aperturas tubulares o tulleres, donde la explosión aérea es forzada. Un agujero en la parte inferior del fondo del horno, es el encargado de evacuar las escorias, o impurezas que van a afectar las características del acero. La cima del horno esta a aproximadamente a 27 metros, contiene aberturas para el escape de los gases y un par de depósitos redondos de alimentación, estos se controlan a través de válvulas campanudas, con las que se adecua la introducción de la carga al horno. Un desarrollo importante en tecnología de horno de explosión, es el uso de hornos presurizados los cuales se introdujeron después de la segunda guerra mundial. Estos consisten en acumulación de gases, y luego su pronta liberación, pero además de eso esta técnica hace posible la mejor combustión del coque y rendimiento más alto del lingote de acero, además de ello el rendimiento aumenta en un 25%.

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También es indispensable para acelerar el proceso implementar al conjunto aire y oxigeno. Cualquier escoria que pueda fluir del horno con el metal, se desnata fuera del horno, antes de que el fluido se introduzca en el recipiente. En resumen el refinamiento consististe, el evacuar del acero a producir, todas las impurezas que puedan afectar a este. Se comienza con la evacuación de vapores o gases dañinos, y luego con las escorias, para así tener un acero de la calidad que uno desea.

6.2.4.- ALEACIONES Debido a que las aleaciones han venido ganando un gran campo de acción en la Ingeniería, podíamos conocer las propiedades que caracterizan a cada tipo de aleación. La resistencia no es la única característica que nos permite decidir si el elemento tendrá un desempeño óptimo. Un desempeño satisfactorio depende también de la densidad, la resistencia a la corrosión y los efectos de la temperatura, así como también de las propiedades eléctricas y magnéticas. Como ejemplo consideremos algunas partes para las cuales son especialmente apropiadas ciertas aleaciones. Aleaciones de aluminio: partes de aviones (alta resistencia en la relación con su peso) Aleaciones de magnesio: fundiciones para aviones (compite con el aluminio) Aleaciones de cobre: alambres eléctricos (alta conductividad) Aleaciones de níquel: partes para turbinas de gas (alta resistencia a temperaturas elevadas). Encontramos que más del 95% en peso de los metales de ingeniería, utilizados en los Estados Unidos cada año son aleaciones basadas en aluminio, magnesio, cobre hierro y níquel. De hecho, más del 85% es de familia basada en el hierro y, a pesar que los porcentajes las laaleaciones de magnesio y níquel son de pequeños, estas tienepara gran importancia y sería conveniente conocer algunas de las características principales de algunos tipos de aleaciones. Página 106


6.2.5.-ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA RESISTENCIA. Existen un gran número de aceros de alta resistencia, y baja aleación cubiertos por las normas ASTM bajo varios números. Además de contener carbono y manganeso, la resistencia de estos aceros se debe a que se usan como elementos de aleación al columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre, níquel y otros. Estos aceros tienen límites de fluencia tan bajos como 42,000 psi (2,940 kg/cm2) y tan altos como 65,000 psi (4,550 kg/cm2). Estos aceros tienen mucha mayor resistencia a la corrosión que los aceros simples al carbón. En este grupo se incluyen el A529, A242, A440, A441, A572 y A588.

6.2.6.-ACEROS ALEADOS TÉRMICAMENTE TRATADOS PARA LA CONSTRUCCIÓN Estos aceros contienen elementos de aleación en mayor cantidad que los de baja aleación y alta resistencia y además se tratan térmicamente (por revenido y templado), para obtener aceros tenaces y resistentes. Se enlistan en las normas ASTM con la designación A514 y tienen límites de fluencia de 90,000 a 100,000 psi (6,300 a 7,030 kg/cm2) dependiendo del espesor. Se dice que existen por ahora más de 200 tipos de acero en el mercado cuyo límite de fluencia está por encima de los 36,000 psi. La industria del acero experimenta con tipos cuyos esfuerzos de fluencia varían de 200,000 a 300,000 psi y esto es sólo el principio. Muchos investigadores de la industria piensan que al final de la década de los 70 se tengan en disponibilidad aceros de 500,000 psi de límite de fluencia. La fuerza teórica que liga o vincula átomos de hierro se ha estimado que está por encima de los 4000,000 psi.2 Aun cuando el precio del acero se incrementa con el aumento de su límite de fluencia, este incremento no es linealmente proporcional y puede resultar económica la utilización de estos aceros, a pesar de su costo, si el uso de ellos se realiza diseñándolos a sus máximos esfuerzos permisibles, a máxima eficiencia, sobre todo en piezas de tensión o tirantes, en vigas con patines impedidos de pandeo, columnas cortas (o de baja relación de esbeltez). Otra aplicación de

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estos aceros es frecuente en la llamada construcción híbrida, en donde se usan dos o más aceros de diferentes resistencias, los más débiles se colocan en donde los esfuerzos son bajos y los más resistentes en donde los esfuerzos son mayores.

…Otros factores que pueden conducir al uso de aceros de alta resistencia, son los siguientes:  

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Superior resistencia a la corrosión. Posible ahorro en costo de flete, montaje y cimentación, por su menor peso. Uso de vigas poco aperaltadas (poca altura) que permiten entrepisos menores. Posible ahorro en materiales de recubrimiento incombustible, ya que pueden utilizarse miembros más pequeños.

El primer pensamiento de la mayoría de los ingenieros al elegir el tipo de acero, es el costo directo de los elementos. Una comparación de costo puede hacerse fácilmente, pero la economía por el grado de acero a usar no se puede obtener a menos que se involucren: el peso, las dimensiones, deflexiones. Costos de mantenimiento, fabricación, etc.; hacer una comparación general exacta de los aceros es probablemente imposible la menos que se tenga un tipo específico de obra a considerar.

6.2.7.-ELEMENTOS ALEANTES DEL ACERO Y MEJORAS OBTENIDAS CON LA ALEACIÓN Aunque la composición química de cada fabricante de aceros es casi secreta, certificando a sus clientes solo la resistencia y dureza de los aceros que producen, sí se conocen los compuestos agregados y sus porcentajes admisibles 

Aluminio: se emplea como elemento de aleación en los aceros de nitruración, que suele tener 1% aproximadamente de aluminio. Como desoxidante se suele emplear frecuentemente en la fabricación de muchos aceros. Todos los aceros aleados en calidad

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contienen aluminio en porcentajes pequeñísimos, variables generalmente desde 0,001 a 0,008%. También se utiliza como elemento desoxidante. Boro: en muy pequeñas cantidades (del 0,001 al 0,0015%) logra aumentar la capacidad de endurecimiento cuando el acero está totalmente desoxidado, pues se combina con el carbono para

formar carburos proporcionando un revestimiento duro y mejorando la templabilidad. Es usado en aceros de baja aleación en aplicaciones como cuchillas de arado y alambres de alta ductilidad y dureza superficial. Utilizado también como trampa de

nitrógeno, especialmente en aceros para trefilación, para obtener valores de N menores a 80 ppm.

Acería. Nótese la tonalidad del vertido. 

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Cobalto: muy endurecedor. Disminuye la templabilidad. Mejora la dureza en caliente. El cobalto es un elemento poco habitual en los aceros. Se usa en los aceros rápidos para herramientas, aumenta la dureza de la herramienta en caliente. Se utiliza para aceros refractarios. Aumenta las propiedades magnéticas de los aceros. Cromo: es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en cantidades diversas desde 0,30% a 30%, según los casos y sirve para aumentar la Página 109


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dureza y la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad (con concentraciones superiores al 12%), etc. Forma carburos muy duros y comunica al acero mayor dureza, resistencia y tenacidad a cualquier temperatura. Solo o aleado con otros elementos, proporciona a los aceros características de inoxidables y refractarios; también se utiliza en revestimientos embellecedores o recubrimientos duros de gran resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, etc. Estaño: es el elemento que se utiliza para recubrir láminas muy delgadas de acero que conforman lahojalata.

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Manganeso: aparece prácticamente en todos los aceros, debido, principalmente, a que se añade como elemento de adición para neutralizar la perniciosa influencia del azufre y del oxigeno, que siempre suelen contener los aceros cuando se encuentran en estado líquido en los hornos durante los procesos de fabricación. El manganeso actúa también como desoxidante y evita, en parte, que en la solidificación del acero que se desprendan gases que den lugar a porosidades perjudiciales en el material. Si los aceros no tuvieran manganeso, no se podrían laminar ni forjar, porque el azufre que suele encontrarse en mayor o menor cantidad en los aceros, formarían sulfuros de hierro, que son cuerpos de

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muy bajo punto de fusión (981 °C aproximadamente) que a las temperaturas de trabajo en caliente (forja o laminación) funden, y al encontrarse contorneando los granos de acero crean zonas de debilidad y las piezas y barras se abren en esas operaciones de transformación. Los aceros ordinarios y los aceros aleados en los que el manganeso no es elemento fundamental, suelen contener generalmente porcentajes de manganeso variables de 0,30 a 0,80%. Molibdeno: es un elemento habitual del acero y aumenta mucho la profundidad de endurecimiento de acero, así comosu tenacidad. Los aceros inoxidables austeníticos contienen molibdeno para mejorar la resistencia a la corrosión.

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Nitrógeno: se agrega a algunos aceros para promover la formación de austenita. Níquel: una de las mayores ventajas que reporta el empleo del níquel, es evitar el crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos gran tenacidad . El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un límite de elasticidad ligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al carbono o de baja aleación.

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En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción empleados en la fabricación de piezas para máquinas y motores de gran responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-molibdeno.El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%. Es el principal formador de austenita, que aumenta la tenacidad y resistencia al impacto. El níquel se utiliza mucho para producir acero inoxidable, porque aumenta la resistencia a la corrosión. Plomo: el plomo no se combina con el acero, se encuentra en él en forma de pequeñísimos glóbulos, como si estuviese emulsionado, lo que favorece la fácil mecanización por arranque de viruta, (torneado, cepillado, taladrado, etc.) ya que el plomo es un buen lubricante de corte, el porcentaje oscila entre 0,15% y 0,30% debiendo limitarse el contenido de carbono a valores inferiores al 0,5% debido a que dificulta el templado y disminuye la tenacidad en caliente. Se añade a algunos aceros para mejorar mucho la maquinabilidad.

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Silicio: aumenta moderadamente la templabilidad. Se usa como elemento desoxidante. Aumenta la resistencia de los aceros bajos en carbono. Titanio: se usa para estabilizar y desoxidar el acero, mantiene estables las propiedades del acero a alta temperatura. Tungsteno: también conocido como wolframio. Forma con el hierro carburos muy complejos estables y durísimos, soportando bien altas temperaturas. En porcentajes del 14 al

18 %, proporciona aceros rápidos con los que es posible triplicar la velocidad de corte de los aceros al carbono para herramientas. Vanadio: posee una enérgica acción desoxidante y forma carburos complejos con el hierro, que proporcionan al acero una buena resistencia a la fatiga, tracción y poder cortante en los aceros para herramientas. Zinc: es elemento clave para producir chapa de acero galvanizado.

Los porcentajes de cada uno de los aleantes que pueden configurar un tipo determinado de acero están normalizados.

6.2.8.-IMPUREZAS EN EL ACERO Se denomina impurezas a todos los elementos indeseables en la composición de los aceros. Se encuentran en los aceros y también en las fundiciones como consecuencia de que están presentes en los minerales o los combustibles. Se procura eliminarlas o reducir su contenido debido a que son perjudiciales para las propiedades de la aleación. En los casos en los que eliminarlas resulte imposible o sea demasiado costoso, se admite su presencia en cantidades mínimas. 

Azufre: límite máximo aproximado: 0,04%. El azufre con el hierro forma sulfuro,cuyo el que, conjuntamente la austenita, un eutéctico punto de fusión escon bajo y que, pordalolugar tanto,a aparece en bordes de grano. Cuando los lingotes de acero colado

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deben ser laminados en caliente, dicho eutéctico se encuentra en estado líquido, lo que provoca el desgranamiento del material. Se controla la presencia de sulfuro mediante el agregado de manganeso. El manganeso tiene mayor afinidad por el azufre que el hierro por lo que en lugar de FeS se forma MnS que tiene altopunto de fusión y buenas propiedades plásticas. El contenido de Mn debe ser aproximadamente cinco veces la concentración de S para que se produzca la reacción. El resultado final, una vez eliminados los gases causantes, es una fundición menos porosa, y por lo tanto de mayor calidad. Aunque se considera un elemento perjudicial, su presencia es positiva para mejorar la maquinabilidad en los procesos de mecanizado. Cuando el porcentaje de azufre es alto puede causar poros en la soldadura.

Fósforo: límite máximo aproximado: 0,04%. El fósforo resulta perjudicial, ya sea al disolverse en la ferrita, pues disminuye la ductilidad, como también por formar FeP ( fosfuro de hierro). El fosfuro de hierro, junto con la austenita y la cementita, forma un eutéctico ternario denominado esteadita, el que es sumamente 

frágil y posee punto de fusión relativamente bajo, por lo cual aparece en bordes de grano, transmitiéndole al material su fragilidad. Aunque se considera un elemento perjudicial en los aceros, porque reduce la ductilidad y la tenacidad, haciéndolo quebradizo, a veces se agrega para aumentar la resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad.

6.2.9.-Desgaste Es la degradación física (pérdida o ganancia de material, aparición de grietas, deformación plástica, cambios estructurales como transformación de fase o re cristalización, fenómenos de corrosión, etc.) debido al movimiento entre la superficie de un material sólido y uno o varios elementos de contacto.

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Tratamientos superficiales Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales. Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes: 

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Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico al que se somete a diferentes componentes metálicos. Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer. Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero. Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación. Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería. Pintura: usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.

6.3.- PROCESOS Y ACABADOS Existen distintos tipos de acabados para el acero, por lo tanto tiene una salida al mercado de gran variedad de formas y de tamaños, como varillas, tubos, raíles de ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminado los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.

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El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termo difusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero. El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de asperezas. Después del tren de devaste, el acero pasa a atrenes de con laminado en bruto y a los trenes de acabado que lo reducen láminas la sección transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o ríeles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada.

Los procesos de fabricación modernos requieren gran cantidad de chapa de

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Acero delgada. Los trenes o rodillos de laminado continuo producen tiras y láminas con anchuras de hasta 2,5m. Estos laminadores procesan con rapidez la chapa de acero antes de que se enfríe y no pueda ser trabaja. Las planchas de acero caliente de más de 10 cm de espesor se pasan por una serie de cilindros que reducen progresivamente su espesor hasta unos 0,1 cm y aumentan su longitud de 4 a 370 metros. Los trenes de laminado continuo están equipados con una serie de accesorios como rodillos de borde, aparatos de decapado o eliminación y dispositivos para enrollar de modo automático la chapa cuando llega al final del tren.

El sistema de colada continua, en cambio, produce una plancha continua de acero con un espesor inferior a 5 cm, lo que elimina la necesidad de trenes de desbaste y laminado en bruto.

TUBOS: Los tubos más baratos se forman doblando una tira plana de acero caliente en forma cilíndrica y soldando los bordes para cerrar el tubo. En los tubos más pequeños, los bordes de la tira suelen superponerse y se pasan entre un par de rodillos curvados según el diámetro externo del tubo. La presión de los rodillos es suficiente para soldar los bordes. Los tubos sin soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas haciéndolas pasar entre un par de rodillos inclinados entre los que está situada unadel barra con queforman perforael las barras y forma el interior tubometálica mientras lospunta rodillos exterior.

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Tratamientos térmicos

Rodamiento de acero templado. Un proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecánicas de dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero. Los tratamientos térmicos cambian la microestructura del material, con lo que las propiedades macroscópicas del acero también son alteradas. Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composición química son:    

Temple Revenido Recocido Normalizado Los tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los

que, además de los cambios en la estructura del acero, también se producen cambios en la composición química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta una profundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento y enfriamiento controlados en atmósferas especiales. Entre los objetivos más comunes de estos tratamientos están aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleo más blando Página 117


y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentar la resistencia al desgaste, aumentar la resistencia afatiga o aumentar la resistencia a lacorrosión. 

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Cementación (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica, obteniéndose después, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo. Nitruración (N): al igual que la cementación, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno. Cianuración (C+N): endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C. Carbonitruración (C+N): al igual que la cianuración, introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior. Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales. Entre los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico del acero se encuentran la temperatura y el tiempo durante el que se expone a dichas condiciones al material. Otro factor determinante es la forma en la que el acero vuelve a la temperatura ambiente. El enfriamiento del proceso puede incluir su inmersión en aceite o el uso del aire como refrigerante.

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El método del tratamiento térmico, incluyendo su enfriamiento, influye en que el acero tome sus propiedades comerciales. Según ese método, en algunos sistemas de clasificación, se le asigna un prefijo indicativo del tipo. Por ejemplo, el acero O-1, o A2, A6 (o S7) donde la letra "O" es indicativo del uso deaceite (del inglés: oil quenched), y "A" es la inicial de aire; el prefijo "S" es indicativo que el acero ha sido tratado y considerado resistente al golpeo Shock ( resistant).

6.3.1-Acero laminado El acero que se utiliza para la construcción de estructuras metálicas y obras públicas, se obtiene a través de la laminación de acero en una serie de perfiles normalizados de acuerdo a las Normas Técnicas de Edificación. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación. Estos cilindros van formando el perfil deseado hasta conseguir las medidas que se requieran. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia. Acero forjado

Biela motor de acero forjado. Página 119


LA FORJA .- es el proceso que modifica la forma de los metales por

deformación plástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continuada de impactos. La forja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidad metalúrgica y las propiedades mecánicas del acero. El sentido de la forja de piezas de acero es reducir al máximo posible la cantidad de material que debe eliminarse de las piezas en sus procesos de mecanizado. la forja de por laestampación la fluenciapor del material queda limitada a En la cavidad estampa, compuesta dos matrices que tienen grabada la forma de la pieza que se desea conseguir.

6.3.2-Acero corrugado El acero corrugado es una clase de acero laminado usado especialmente en construcción, para armar hormigón armado, y cimentaciones de obra civil y pública, se trata de barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón está dotado de una granductilidad, la cual permite que a la hora de cortar y doblar no sufra daños, y tiene una gran soldabilidad, todo paraenergético. que estas operaciones resulten más seguras y con un menorello gasto

Malla de acero corrugado.

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Las barras de acero corrugado, están normalizadas, por ejemplo en España las regulan las normas (UNE 36068:1994- UNE 36065:2000 –UNE36811:1998) Las barras de acero corrugados se producen en una gama de diámetros que van de 6 a 40 mm, en la que se cita la sección en cm² que cada barra tiene así como su peso en kg. Las barras inferiores o iguales a 16 mm de diámetro se pueden suministrar en barras o rollos, para diámetros superiores a 16 siempre se suministran en forma de barras. Las barras de producto corrugado tienen unas características técnicas que deben cumplir, para asegurar el cálculo correspondiente de las estructuras de hormigón armado. Entre las características técnicas destacan las siguientes, todas ellas se determinan mediante el ensayo de tracción:     

Límite elástico Re (Mpa) Carga unitaria de rotura oresistencia a la tracción Rm (MPa) Alargamiento de rotura A5 (%) Alargamiento bajo carga máxima Agt (%) Relación entre cargas Rm/Re 6.3.3-Estampado del acero

Puerta automóvil troquelada y estampada.

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La estampación del acero consiste en un proceso de mecanizado sin arranque de viruta donde a la plancha de acero se la somete por medio de prensas adecuadas a procesos de embutición y estampación para la consecución de determinadas piezas metálicas. Para ello en las prensas se colocan los moldes adecuados.

6.3.4-Troquelación del acero La troquelación del acero en un todo proceso arranque de viruta dondeconsiste se perforan tipo de demecanizado agujeros ensinla plancha de acero por medio de prensas de impactos donde tienen colocados sus respectivos troqueles y matrices.

6.4.5-Mecanizado blando

Torno paralelo moderno. Las piezas de acero permiten mecanizarse en procesos de arranque de virutas en máquinas-herramientas (taladro, torno, fresadora, centros de mecanizado CNC, etc.) luego endurecerlas por tratamiento térmico y terminar los mecanizados por procedimientos abrasivos en los diferentes tipos derectificadoras que existen.

6.3.6-Rectificado El proceso de rectificado permite obtener muy buenas calidades de acabado superficial y medidas con tolerancias muy estrechas, que son muy beneficiosas para la construcción de maquinaria y equipos de calidad. Pero el tamaño de la pieza y la capacidad de desplazamiento de la rectificadora pueden presentar un obstáculo.. Página 122


6.3.7-Mecanizado duro En ocasiones especiales, el tratamiento térmico del acero puede llevarse a cabo antes del mecanizado en procesos de arranque de virutas, dependiendo del tipo de acero y los requerimientos que deben ser observados para determinada pieza. Con esto, se debe tomar en cuenta que las herramientas necesarias para dichos trabajos deben ser muy fuertes por llegar a sufrir desgaste apresurado en su vida útil. Estas ocasiones peculiares, se pueden presentar cuando las tolerancias de fabricación son tan estrechas que no se permita la inducción de calor en tratamiento por llegar a alterar la geometría del trabajo, o también por causa de la misma composición del lote del material (por ejemplo, las piezas se están encogiendo mucho por ser tratadas). En ocasiones es preferible el mecanizado después del tratamiento térmico, ya que la estabilidad óptima del material ha sido alcanzada y, dependiendo de la composición y el tratamiento, el mismo proceso de mecanizado no es mucho más difícil.

Mecanizado por descarga eléctrica En algunos procesos de fabricación que se basan en ladescarga eléctrica con el uso de electrodos, la dureza del acero no hace una diferencia notable.

Doblado El doblado del acero que ha sido tratado térmicamente no es muy recomendable pues el proceso de doblado en frío del material endurecido es más difícil y el material muy probablemente se haya tornado demasiado quebradizo para ser doblado; el proceso de doblado empleando antorchas u otros métodos para aplicar calor tampoco es recomendable puesto que al volver a aplicar calor al metal duro, la integridad de este cambia y puede ser comprometida.

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Armadura para un pilar de sección circular.

Perfiles de acero Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles metálicos, siendo éstos de diferentes características según su forma y dimensiones y debiéndose usar específicamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares. Un tipo de acero laminado que se utiliza para las estructuras de hormigón armado son barras de diferentes diámetros con unos resaltes, que se llama acero corrugado. Aplicaciones

Bobina de cable de acero trenzado. El acero en sus distintas clases está presente de forma abrumadora en nuestra vida cotidiana en forma de herramientas, utensilios, equipos mecánicos y formando parte deelectrodomésticos y maquinaria en general así como en las estructuras de Página 124


las viviendas que habitamos y en la gran mayoría de los edificios modernos. En este contexto existe la versión moderna de perfiles de acero denominada Metalcón. Los fabricantes de medios de transporte de mercancías (camiones) y los de maquinaria agrícolason grandes consumidores de acero. También son grandes consumidores de acero las actividades constructoras de índole ferroviario desde la construcción de infraestructuras viarias así como la fabricación de todo tipo de material rodante. Otro tanto cabe decir de la industria fabricante de armamento, especialmente la dedicada a construir armamento pesado, vehículos blindados y acorazados. También consumen mucho acero los grandes astilleros constructores de barcos especialmente petroleros, y gasistas u otros buques cisternas. Como consumidores destacados de acero cabe citar a los fabricantes de automóviles porque muchos de sus componentes significativos son de acero. A modo de ejemplo cabe citar los siguientes componentes del automóvil que son de acero: 

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Son de acero forjado entre otros componentes: cigüeñal, bielas, piñones, ejes de transmisión de caja de velocidades y brazos de articulación de la dirección. De chapa de estampación son las puertas y demás componentes de la carrocería. De acero laminado son los perfiles que conforman elbastidor. Son de acero todos los muelles que incorporan como por ejemplo; muelles de válvulas, de asientos, de prensa embrague, de amortiguadores, etc. De acero de gran calidad son todos losrodamientos que montan los automóviles.

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De chapa troquelada son lasllantas de las ruedas, excepto las de alta gama que son de aleaciones de aluminio. De acero son todos lostornillos y tuercas. Cabe destacar que cuando el automóvil pasa a desguace por su antigüedad y deterioro se separan todas las piezas de acero, son convertidas en chatarra y son reciclados de nuevo en acero mediante hornos eléctricos y trenes de laminación o piezas de fundición de hierro.

6.4 TIPOS DE ACEROS. a. Acero aleado o especial. Acero al que se han añadido elementos no presentes en los aceros al carbono o en que el contenido en magnesio o silicio se aumenta más allá de la proporción en que se halla en los aceros al carbono.

b. Acero auto templado Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad deformación sumergirlode en o enmartensitica agua. Estemuy efecto, conduce a la unaaceite estructura dura,que se produce añadiendo constituyentes de aleación que retardan la transformación de la austenita en perlita.

c. Acero calmado o reposado Acero que ha sido completamente desoxidado antes de colarlo, mediante la adición de manganeso, silicio o aluminio. Con este procedimiento se obtienen lingotes perfectos, ya que casi no hay producción de gases durante la solidificación, lo que impide que se formen sopladuras.

d. Acero de construcción Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.

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e. Acero de rodamientos Acero de gran dureza y elevada resistencia al desgaste; se obtiene a partir de aleaciones del 1% de carbono y del 2% de cromo, a las que se somete a un proceso de temple y revenido. Se emplea en la construcción de rodamientos a bolas y en general, para la fabricación de mecanismos sujetos al desgaste por fricción.

f. Acero dulce Denominación general para todos los aceros no aleados, obtenidos en estado fundido.

g. Acero duro Es el que una vez templado presenta un 90% de martensita. Su resistencia por tracción es de 70kg/mm2 y su alargamiento de un 15%. Se emplea en la fabricación de herramientas de corte, armas y utillaje, carriles, etc. En aplicaciones de choque se prefiere una gradación de dureza desde la superficie al centro, o sea, una sección exterior resistente y dura y un núcleo más blando y tenaz.

h. Acero efervescente Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de verterlo en los moldes. Contiene gran cantidad de sopladuras, pero no grietas.

i. Acero fritado El que se obtiene fritando una mezcla de hierro pulverizado y grafito, o también por carburación completa de una masa de hierro fritado.

j. Acero fundido o de herramientas Tipo especial de acero que se obtiene por fusión al crisol. Sus propiedades principales son: 1) resistencia a la abrasión 2) resistencia al calor

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3) resistencia al choque 4) resistencia al cambio de forma o a la distorsión al templado 5) aptitud para el corte Contienen de 0,6 a 1,6% de carbono y grandes proporciones de metales de aleación: tungsteno, cromo, molibdeno, etc.

k. Acero indeformable El que no experimenta prácticamente deformación geométrica tanto en caliente (materias para trabajo en caliente) como en curso de tratamiento térmico de temple (piezas que no pueden ser mecanizadas después del templado endurecedor) l. Acero inoxidable Acero resistente a la corrosión, de una gran variedad de composición, pero que siempre contiene un elevado porcentaje de cromo ( 8-25% ). Se usa cuando es absolutamente imprescindible evitar la corrosión de las piezas. Se destina sobre todo a instrumentos de cirugía y aparatos sujetos a la acción de productos químicos o del agua del mar (alambiques, válvulas, paletas de turbina, cojinetes de bolas, etc.) m. Acero magnético Aquel con el que se fabrican los imanes permanentes. Debe tener un gran magnetismo remanente y gran fuerza coercitiva. Los aceros de esta clase, tratándose aplicaciones ordinarias, contienen altos porcentajes de tungsteno (hasta el 10%) o cobalto (hasta el 35%).Para aparatos de calidad se emplean aceros de cromo-cobalto o de aluminio-níquel (carstita, coercita).

n. Acero no magnético Tipo de acero que contiene aproximadamente un 12% de manganeso y carece de propiedades magnéticas.

ñ. Acero moldeado

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Acero de cualquier clase al que se da forma mediante el relleno del molde cuando el metal esta todavía liquido. Al solidificar no trabajado mecánicamente.

o. Acero para muelles Acero que posee alto grado de elasticidad y elevada resistencia a la rotura. Aunque para aplicaciones corrientes puede emplearse el acero duro, cuando se trata de muelles que han de soportar fuertes cargas y frecuentes esfuerzos de fatiga se emplean aceros al sicilio con temple en agua o en aceite y revenido.

p. Acero pudelado Acero no aleado obtenido en estado pastoso.

q. Acero rápido Acero especial que posee gran resistencia al choque y a la abrasión. Los más usados son los aceros tungsteno, al molibdeno y al cobalto, que se emplean en la fabricación de herramientas corte.

r. Acero refractario Tipo especial de acero capaz de soportar agentes corrosivos a alta temperatura.

s. Acero suave Acero dúctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. También se obtiene este tipo de acero, fácil de trabajar en frió, aumentando el porcentaje de fósforo( aumentando un 0,15% ) y de azufre( hasta un 0,2% ). Tiene una carga de rotura por tracción de unos 40 kg/mm2, con un alargamiento de un 25%.

t. Aceros comunes Los obtenidos en convertidor o en horno Siemens básico.

u. Aceros finos

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Los obtenidos en horno Siemens ácido, eléctrico, de inducción o crisol.

v. Aceros forjados Los aceros que han sufrido una modificación en su forma y su estructura interna ante la acción de un trabajo mecánico realizado a una temperatura superior a la de re cristalización.

6.5 RELACIÓN ESFUERZO DEFORMACIÓN Para el diseño de estructuras de acero se debe conocer el comportamiento del acero y para ello deben conocerse sus propiedades. Los diagramas esfuerzo-deformación ofrecen parte de la información necesaria para entender cómo se comporta el acero. Es imposible desarrollar métodos de diseño sin conocer las relaciones esfuerzo-deformación del material que se usa. Ensayo de tracción El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura defuerza la probeta. ensayo mide la resistencia de un material a una estática oEste aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en una ensayo de tensión suelen ser -4 a 10-2 s-1). muy pequeñas ( =10

PROCEDIMIENTO Fijar el extensómetro sobre la probeta. Seleccionar la mordaza según la norma o la norma particular del producto, si corresponde. Preparar la máquina de ensayo. Aplicar la carga a la velocidad que se indica más adelante. Velocidad de ensayo o en las normas particulares del producto si corresponde.(cuya velocidad constante es de 0.2 cm/min de la maquina traccionadora y la maquina graficadora a 2 cm/min ) Página 130


A raíz de lo especificado anteriormente es preciso decir que trabajaremos con un factor de corrección de carga (tamaño en el papel es igual a 10 veces el tamaño de la probeta).

Máquina para ensayo de tensión por computadora. En un ensayo de tracción pueden características de los materiales elásticos: 

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







determinarse

diversas

Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior. Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección valor de la de fuerza. Límite de proporcionalidad la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada. Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada. Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado. Carga de rotura o resistencia a la tracción: carga máxima resistida probeta. por la probeta dividida por la sección inicial de la

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



Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento. Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

Probeta de cobre antes del ensayo de tensión por computadora.

Probeta de cobre fractura en el ensayo de tensión. Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de interés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es característico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.

Curva tensión-deformación

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Curva esfuerzo-deformación. En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas: 1. Deformaciones elásticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material. Así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La tensión más elevada que se alcanza en esta región se denomina límite de fluencia y es el que marca la aparición de este fenómeno. Pueden existir dos zonas de deformación elástica, la primera recta y la segunda curva, siendo el límite de proporcionalidad el valor de la tensión que marca la transición entre ambas. Generalmente, este último valor carece de interés práctico y se define entonces un límite elástico (convencional o práctico) como aquél para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformación inicial igual a la convencional.

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2. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se logra liberar las dislocaciones produciéndose la deformación bruscamente. La deformación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Luders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. 3. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que en la zona elástica. 4. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por ese zona.La estricción es la responsable del descenso de la curvahasta tensión-deformación; realmente tensiones no disminuyen la rotura, sucede que lo que las se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente) entre la sección inicial y cuando se produce la estricción la sección disminuye, efecto que no se tiene en cuenta en la representación gráfica. Los materiales frágiles no sufren estricción ni deformaciones plásticas significativas, rompiéndose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga última o resistencia a la tracción: la máxima resistida por la probeta dividida por su sección inicial, el alargamiento en (%) y la estricción en la zona de la rotura.

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DE LOS ACEROS. Alta resistencia mecánica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecánica al someterlos Página 134


a esfuerzos de tracción y compresión y lo soportan por la contribución química que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a tracción y a compresión evaluando su limite elástico y el esfuerzo de rotura. Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de tracción del acero al estirarse antes de llegar a su límite elástico vuelve a su condición srcinal. Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas. Ductilidad: Los aceros tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos. Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada. Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun así siguen manteniendo su eficacia. CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DE LOS ACEROS. Oxidación: Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si se trata de agua salina. Transmisor de calor y electricidad: El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al níquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fábricas de combustible o plásticos con este tipo de material. Estas dos desventajas manejables teniendo la utilización de los materiales y elson mantenimiento que se lesendecuenta a los mismos.

DATOS ESTADISTICOS Producción mundial de acero (2005) Europa UE-25  UE-15  CEI Norteamérica y Centroamérica 



EE. UU.

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331 186 115 113 134 99,7


Sudamérica

45 32,9

Brasil Asia 

 

508 280 112

China Japón

Resto del mundo

39,3

Datos en millones de toneladas. - La CEI está compuesta por Rusia, Ucrania, Bielorrusia, Moldavia, Kazajistán y Uzbekistán

La producción mundial de acero bruto en 2005 ascendió a 1.129,4 millones de toneladas, lo que supone un incremento del 5,9% con respecto a 2004. Esa evolución resultó dispar en las diferentes regiones geográficas. El aumento registrado se debe fundamentalmente a las empresas siderúrgicas chinas, cuya producción se incrementó en un 24,6%, situándose en 349,4 millones de toneladas, representa el 31% de launproducción mundial, frente al 26,3%loenque 2004. Se observó asimismo incremento, aunque más moderado, en India (+16,7%). Asia produce actualmente la mitad del acero mundial, a pesar de que la contribución japonesa se ha mantenido estable. Paralelamente, el volumen de producción de las empresas siderúrgicas europeas y norteamericanas se redujo en un 3,6% y un 5,3% respectivamente. La distribución de la producción de acero en 2005 fue la siguiente según cifras estimadas por el International Iron and Steel Institute (IISI) en enero de 2006:29

Principales fabricantes mundiales de acero «World Steel Dynamics» calificó trece siderúrgicas como « Compañías Acereras de Clase Mundial», de un total considerado de 70 compañías. Las trece mejores catalogadas son las siguientes: Página 136


Severstal U.S.Steel Grupo Corus Tata China Celsa Gerdau ArcelorMittal Steel Steel Nucor Baosteel ThyssenKrupp Nippon Posco Steel

Pérdidas económicas en 2009 En marzo del 2009, durante lacrisis económica de 2008-2009, la producción del acero descendió significativamente en todos los mercados. En Europa el descenso fue de 44% y en Estados Unidos de un 52%. Casi todas las empresas siderúrgicas, han pronosticado pérdidas, incluidas las chinas que habían aumentado su producción a principios de 2009. Una de las razones es la sobreproducción de las siderúrgicas debido al anuncio del estímulo chino, dando lugar a stocks en las industrias. En Estados Unidos la poca demanda de acero es acusado por la disminución en las ventas del sector del automóvil. La Asociación Mundial del Acero, pronosticó una caída de 14,9% en la producción mundial de acero, con una posible recuperación en 2010. Reciclaje del acero.

Compactos de chatarra en las instalaciones del Central European Waste Management en Wels, Austria.

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Todos los metales, y el acero entre ellos, tienen una propiedad que desde el punto de vista medioambiental es muy buena: pueden ser reciclados una vez que su uso inicial ha llegado a su término. De esta manera todas las máquinas, estructuras, barcos, automóviles, trenes, etc., se desguazan al final de su vida útil y se separan los diferentes materiales que los componen, srcinando unos desechos seleccionados que se conocen con el nombre dechatarra.

Ventajas y desventajas del acero como material de construcción: Ventajas del acero como material estructural: 

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Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros. Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente. Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad. Otras ventajas importantes del acero estructural son:

A) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. B) Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura. Página 138


C) Rapidez de montaje. D) Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas. E) Resistencia a la fatiga. F) Posible rehuso después de desmontar una estructura.

Desventajas del acero como material estructural: Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. 

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Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios. Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya quelasdebe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas columnas contra el posible pandeo.

NOTA: El acero estructural puede laminarse en forma económica en

una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfilesI, T y L tienen esta propiedad.

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BIBLIOGRAFÍA

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

http://www.scribd.com/doc/7304188/HORMIGON. http://es.wikibooks.org/wiki/Patolog%C3%ADa_de_la_edificaci%C3%B3n/E structuras_de_hormig%C3%B3n/Lesiones/Fisuraci%C3%B3n.

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Ciencia de los materiales.

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CD Revisión de fundamentos del concreto - Ing. Enrique Pasquel C

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CD de ―I conferencia regional del concreto‖

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Tecnología del concreto/ ACI Perú – Enrique Pasquel

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Naturaleza y materiales de concreto/ ACI Perú – Enrique Rivva López



Pagina Web de la UNICOM.



Tecnología del concreto – Ing. Flavio Abanto Castillo.

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1- Introduccion Al Concreto Armado y Caracteristicas y Propiedades

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