ACERO

Diseño de Estructuras Metálicas

Prof. Akram Homsi H.
Marzo 2013

Introducción al acero estructural
Los primeros usos del hierro, componente principal del acero,

fueron en la confección de pequeñas herramientas e instrumentos, 4000
años antes de la era cristiana (Murphy, 1957). Este material se usaba en
forma de hierro forjado, que se obtenía calentando el mineral en hornos

de carbón.

En laúltima parte del siglo XVIII y principios del XIX,

el

hierro colado y el hierro forjado se usaron en varios tipos de puentes. El
acero, aleación principalmente de hierro y carbono fue usado en la

construcción pesada en el siglo XIX. En Estados Unidos, el primer puente
ferroviario de acero estructural fue el puente Eads, construido en 1874 en
St. Louis, Missouri (Tall, 1964). En 1884 fue terminadoen Chicago el primer
edificio con estructura de acero.

EADS BRIDGE • fecha de construcción 1867-1874 (SIGLO XIX) • personas
involucradas en diseño y construcción JAMES BUCHANAN EADS • ubicación RÍO
MISSISSIPPI, ST. LOUIS, EEUU • tipología PUENTE DE ARCOS • estado EN USO

Primer edificio en Chicago, se utilizó barras de acero (1884)

Torre Eiffel – Exposición mundial de París de 1889

Montajede la estructura de acero para el edificio del Chase Manhattan
Bank en Nueva York. (Cortesía de la Bethlehem Steel Corporation)

Los productos industriales derivados del hierro son solamente
dos: acero y fundiciones. Ambos son aleaciones de hierro a las cuales se
le agrega metales y metaloides que les confiere propiedades específicas.

Estos productos son los más utilizados en la industria de laconstrucción.
Acero: producto industrial derivado del hierro. Es una aleación de hierro y
carbono principalmente, en la cual el porcentaje de carbono está
comprendido entre 0,01 y 1,7 %. Cada uno de estos porcentajes , unido a

la presencia de otros porcentajes de otros metales y metaloides, le
confiere al acero propiedades perfectamente diferenciadas.
Fundiciones: son aleaciones de hierro ycarbono, en las cuales el

porcentaje de carbono está comprendido entre 1,7 y 6,7 %. Al igual que
los aceros, los diferentes porcentajes de otros elementos dan origen a
una gran variedad de fundiciones con propiedades diversas.

Tabla de composición de varios aceros
Designación

(c) %máx.

(Mn) %máx.

(P) % máx.

(Si)

(S) % máx.

SIDOR PS-25

0,24

1,55

0,05

0,06

SIDOR ALTEN

0,30

1,60

0,040,05

ASTM A-7

_______

_______

0,04

0,05

ASTM A-36

0,26

_______

0,04

0,05

Carbono ( C ): a mayor proporción de este elemento, el acero será más
duro en detrimento de su forjabilidad o propiedad de dejarse trabajar en
estado sólido, o bien sea en frio o sometido a altas temperaturas.

Manganeso (Mn): confiere al acero mayor dureza y resistencia. La capacidad
de alargamiento disminuye.Silicio (SI): como los anteriores, confiere al acero mayor dureza y

resistencia. La capacidad de alargamiento disminuye.
Azufre (S): es un elemento muy perjudicial en el acero, y por eso su
porcentaje debe reducirse hasta donde sea posible.

Fósforo (P): es un elemento altamente nocivo que hace al acero muy
quebradizo cuando se trabaja en frio.

Propiedades mecánicas
La principal ventaja del aceroes su alta resistencia en relación
con la resistencia de otros materiales estructurales comunes, tales como

madera, mampostería y concreto.

A diferencia de la mampostería

y el

concreto, que son débiles a la tracción, el acero es resistente tanto a la
tracción como a la compresión.
Ventajas:

a. Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso
implica que será poco el peso dela estructura.
b. Elasticidad: es la capacidad de un metal de recobrar su forma original

una vez cargado y descargado. El acero es el material que más se
acerca en su comportamiento a la hipótesis de diseño, ya que sigue la
ley de Hooke hasta esfuerzos de gran rango.

c. Ductilidad: es la propiedad que tiene un material de deformarse sin
fracturarse en el rango inelástico, esto es, más allá...