propiedades del acero y del concreto

Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popularpara la Educacin UniversitariaInstituto Universitario PolitcnicoSantiago MarioEscuela: 42 Seccin: ICatedra: Concreto I Puerto Ordaz- Estado Bolvar

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DEL ACERO Y DEL CONCRETO

Profesor: Alumno:Lisette Garca. Prez Jhonniell 25.552.601

Cuidad Guayana, Mayo del 2016

Un concreto puede ser cualquiera de varios materialesmanufacturados, semejantes a la piedra, compuesto de partculasllamadas agregados que se seleccionan y clasifican en tamaosespecificados para una construccin, generalmente con una parteimportante retenida en un tamiz nmero 4(4.75mm), y que se peganmediante una o mas materiales cementosos para forma una masa slida.El termino concreto cuando se usa sin adjetivo modificador, deordinario indica el producto formado por una mezcla de cementoPrtland, arena, grava o piedra triturada, y agua hay sin embargohay muchos tipos diferentes de concreto. Algunos se distinguen porlos tipos, tamaos y densidades de agregados; por ejemplo, concretopara fibra de madera, peso ligero, peso normal o de alto peso.

CARACTERSTICAS DEL CONCRETO: El concreto hecho con cementoPrtland tiene un uso extremo como material de construccin debido asus muchas caractersticas favorables. Una de las mas importante esuna alta relacin resistencia-costo en muchas aplicaciones. Otra esque el concreto mientras esta plstico puede colocarse con facilidaddentro de formas o cimbras a temperatura normales para producircasi cualquier formas. La cara expuestas puede trabajarse asuperficie dura, lisa o spera, capaz de soportar el efecto deldesgaste por el trafico de camiones o aviones o pueden tratarsepara crear lo9s efectos arquitectnicos deseados, adems el concretotiene una alta resistencia al fuego y a la penetracin del agua.

CONCRETO ARMADO O REFORZADO: Es aquel que se refuerza conarmadura metlica, sobre todo de acero. El acero proporciona laresistencia necesaria cuando la estructura tiene que soportarfuerzas longitudinales elevadas. El acero que se introduce en elhormign suele ser una maya de alambre o barras si desbastar otrenzadas. El hormign y el acero forman un conjunto que trasfierelas tensiones entre los dos elementos. El que contiene en suinterior una armadura metlica y trabaja tambin la flexin.

COMPONENTES DEL CONCRETO Los componentes principales delconcreto son pasta de cemento Prtland, agua y aire, que puedenentrar de forma natural y dejar unas pequeas cavidades o se puedeintroducir artificialmente en forma de burbujas. Los materialesinerte pueden dividirse en dos grupos: materiales finos, comopueden ser la arena, y materiales bastos, que pueden ser comograva, piedra o escoria. En general, se llama materiales finos sisus partculas son menores que 6,4mm y bastos si son mayores, perosegn el grosor de la estructura que se va a construir el tamao delos materiales con partculas pequeas, de 6,4mm. En la construccinde presas se utiliza piedras de 15 cm. de dimetro o mas. el tamaode los materiales bastos no deben exceder la quinta parte de ladimensin mas pequea de la pieza de hormign que se vaya aconstruir.

PROPIEDADES DEL CONCRETO Trabajabilidad: Es una propiedadimportante para muchas aplicaciones del concreto. Aunque laTrabajabilidad resulta difcil de evaluar, en esencia, es lafacilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezclaresultante se puede manejar, transportar y colocar con poca perdidade la homogeneidad. Resistencia: La resistencia es una propiedaddel concreto que , casi siempre, es motivo de preocupacin. Por logeneral, se determina por la resistencia final de un espcimen encompresin; pero en ocasiones el criterio es la capacidad de flexino de tensin. Como el concreto suele aumentar su resistencia en unperiodo largo, la resistencia a la compresin a los 28 das es lamedida mas comn de esta propiedad. La resistencia a la comprensindel concreto a los 28 das puede calcularse a partir de laresistencia a los 7 das con una formula propuesta por W.A. Slater:S28 = S7 + 30 En donde S28 =resistencia a la comprensin a los 28das S7 =resistencia a los 7 das.El concreto puede incrementar enforma significativa su resistencia despus de 28 das,particularmente cuando el cemento se mezclo con ceniza fina. Poresto son apropiadas para el diseo las especificaciones sobreresistencia a 56 o 90 das.La propiedad agua-cemento es la que tienemayor influencia en la resistencia del concreto; cuando mayor seaesta proporcin, menor ser la resistencia. En la practica, esarelacin es, mas o menos, lineal cuando se expresa en trminos de lavariable C/W, que es la proporcin entre el cemento y el agua porpeso. Para una mezcla trabajable, sin el uso de agua reduciendoaditivos. S28 =2700 C/W 760 La resistencia puede aumentarsedisminuyendo la proporcin agua-cemento, utilizando agregados paramayor resistencia, graduando los agregados para producir menorporcentaje de huecos en el concreto, curando el concreto en hmedodespus que ha fraguado, aadiendo una puzolana como ceniza ligera,vibrando el concreto en las forma o cimbras y succionando el excesode agua, del concreto que esta en las formas, con una bomba devaci. La resistencia a corto tiempo o rpida puede aumentarse concemento Prtland tipo III (alta resistencia) y de aditivosacelerados, como el cloruro de calcio y tambin con el aumento de latemperatura de curado; pero no se afectaran las resistencias alargo tiempo. Los aditivos para aumento de la resistencia, por logeneral, producen su funcin porque reducen los requisitos de aguapara la Trabajabilidad deseada. La resistencia a la tensin: Esmucho menor este tipo de resistencia a la de compresin, y cualquierque sea el tipo de prueba tiene una correlacin definida con . laresistencia al pensin (modulo de ruptura y no resistencia real),determinada en las pruebas de flexin, es de alrededor de 7 para losconcretos de alta resistencia y de 10 para los concretos deresistencia. El modulo de elasticidad: El modulo de elasticidad ECde uso general en los proyectos de concreto es un modulo secante.En la norma ACI 318 Builing code Requirements, se determina con: EC= W1,53 En donde w= peso del concreto, en lb/ft3 Fc = resistenciaespecifica a la compresin a los 28 das, psi para el concretonormal, con w= 145 Ib/ft3 EC= 57000 c. Durabilidad: La durabilidades otra importante propiedad del concreto. El concreto debe sercapaz de resistir la intemperie, accin de productos qumicos ydesgastes, a los cuales estar sometido en el servicio. Gran partede los daos por intemperie sufridos por el concreto puedeatribuirse a los ciclos de congelacin y descongelacin. Laresistencia del concreto a esos daos puede mejorarse aumentando laimpermeabilidad, al dejar pasar 2 a 6% de aire inclusos de aire, oaplicando un revestimiento protector a la superficie. Los agentesqumicos, como acido inorgnicos, cidos acticos y carbonilos y lossulfatos de calcio, sodio, magnesio, potasio, aluminio y hierro,desintegran el concreto. Cuando puede ocurrir contacto entre esosagentes y el concreto, se debe proteger el concreto con junrevestimiento resistente. Para lograr resistencia a los sulfatos,se debe usar cemento Prtland tipo V. la resistencia al desgaste,por lo general, se logra con un concreto denso, de alta densidad,hecho con agregados duros. Impermeabilizacin: Esta es una propiedadimportante del concreto que puede mejorarse, con frecuencia,reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua dejavacos y cavidades despus de la evaporacin y, si estninterconectados, el agua puede penetrar o atravesar el concreto. Lainclusin de aire (burbujas diminutas) as como el curado cuidadosopor tiempo prolongado, suelen aumentar la impermeabilidad. Cambioen volumen: Es otra caracterstica del concreto que se debe tener encuenta. La expansin debido a las reacciones qumicas entre losingredientes del concreto pueden ocasionar pandeo y la contraccinal secarse puede ocasionar grietas. El que un cambio en el volumendae el concreto con frecuencia depende en las restriccionespresente. Por ejemplo, una loza de pavimento que no puedendeslizarse sobre la rasante mientras se contrae, puede agrietarse.Por tanto siempre se debe tener en cuenta la eliminacin de lasrestricciones o la resistencia a los esfuerzos que puedencausar.

Escurrimiento plstico: Es una deformacin que ocurre con cargaconstante durante largo tiempo. La deformacin del concretocontinuo, pero con una rapidez que disminuye con el tiempo. Es, mso menos proporcional al esfuerzo con cargas de trabajo y aumentocuando se incrementa la proporcin agua-cemento; disminuya cuandoaumenta la humedad relativa.Densidad: La densidad del concreto conarena y agregado normales es de una 145 lb/ft3. Puede ser un pocomenor, si el tamao mximo del agregado grueso es menor de 11/2 in.Puede aumentarse con un agregado ms denso; puede disminuirseutilizando un agregado ligero, aumentando el contenido del aire oincorporando un aditivo espumante o de expansin.

VENTAJAS DEL CONCRETO Moldeabilidad Continuidad de los elementosestructurales Alta resistencia al fuego y al clima La mayor partede los materiales constituyentes estn disponibles a bajos costosResistencia a la compresin similar a la piedra natural. Costorelativamente bajo. Alta resistencia frente a la tensin, ductilidady dureza del acero.

DESVENTAJAS: El control de calidad no es tan bueno como paraotros materiales de construcciones, porque con frecuencia elconcreto se prepara en el sitio en condiciones en donde no hay unresponsable absoluto de su produccin. Otra es que el concreto es unmaterial de relativa fragilidad; su resistencia a la tensin espequea comparada con su resistencia a la compresin. No obstante,esta desventaja puede contrarrestarse reforzando o preforjando elconcreto con acero.

DEFINICIN DEL ACERO:El acero es una aleacin de hierro y carbono,donde el carbono no supera el 3.5% que le otorga mayor resistenciay pureza, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0.2% y el0.3% para aceros de bajo carbono, que son los utilizados para lasconstrucciones. Porcentajes mayores al 3.5% de carbono dan lugar alas fundiciones, aleaciones que al ser frgiles y no poderse forjar,se moldean. Algunas veces otros elementos de aleacin especficostales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitosdeterminados. ACEROS AL CARBONO: El acero al carbono, constituye elprincipal producto de los aceros que se producen, estimando que un90% de la produccin total producida mundialmente corresponde aaceros al carbono. Estos aceros son tambin conocidos como aceros deconstruccin, La composicin qumica de los aceros al carbono escompleja, adems del hierro y el carbono que generalmente no superael 1%, hay en la aleacin otros elementos necesarios para suproduccin, tales como silicio y manganeso. El aumento del contenidode carbono en el acero eleva su resistencia a la traccin,incrementa el ndice de fragilidad en fro y hace que disminuya latenacidad y la ductilidad.ACEROS ALEADOS:Estos aceros estncompuestos por una proporcin determinada de vanadio, molibdeno yotros elementos; adems de cantidades mayores de manganeso, silicioy cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean parafabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.ACEROS DE BAJA ALEACINULTRA RESISTENTES:Es la familia de aceros ms reciente de las cinco.Estos aceros son ms baratos que los aceros convencionales debido aque contienen menor cantidad de materiales costosos de aleacin. Sinembargo, se les da un tratamiento especial que hace que suresistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Estematerial se emplea para la fabricacin de vagones porque al ser msresistente, sus paredes son ms delgadas, con lo que la capacidad decarga es mayor. Adems, al pesar menos, tambin se pueden cargar conun mayor peso. Tambin se emplea para la fabricacin de estructurasde edificios.ACEROS INOXIDABLES:Estos aceros contienen cromo,nquel, y otros elementos de aleacin que los mantiene brillantes yresistentes a la oxidacin. Algunos aceros inoxidables son muy durosy otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante muchotiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectoslo emplean mucho con fines decorativos. Tambin se emplean muchopara tuberas, depsitos de petrleo y productos qumicos por suresistencia a la oxidacin y para la fabricacin de instrumentosquirrgicos o sustitucin de huesos porque resiste a la accin de losfluidos corporales. Adems se usa para la fabricacin de tiles decocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y esfcil de limpiar.ACEROS DE HERRAMIENTAS: Estos aceros se empleanpara fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado demquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleacinque le proporcionan una alta resistencia, dureza ydurabilidad.PROPIEDADES DEL ACERO:4450 kg/cm2 Lmite de fluencia(fy) 5100 kg/cm2Resistencia a la traccin: 6450 kg/cm2PROPIEDADESFSICAS DEL ACERO:Aunque es difcil establecer las propiedades fsicasy mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en sucomposicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos,con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones decaractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se puedencitar algunas propiedades genricas: Su densidad media es de7850kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer,dilatar o fundir. El punto de fusin del acero depende del tipo dealeacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de sucomponente principal, el hierro es de alrededor de 1.510C en estadopuro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentementetemperaturas de fusin de alrededor de 1.375C, y en general latemperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumentael porcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto lasaleaciones autnticas que funden de golpe). Por otra parte el acerorpido funde a 1.650C. Su punto de ebullicin es de alrededor de3.000C.PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO Tenacidad:Es la capacidad quetiene un material de absorber energa sin producir fisuras(resistencia al impacto). El acero es un material muy tenaz,especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricarherramientas. Ductilidad: Es relativamente dctil. Con l se obtienenhilos delgados llamados alambres. Un aumento de la temperatura enun elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo.Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = tL, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero valeaproximadamente 1,2105 (es decir = 0,000012).El acero se dilata yse contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficientede dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su usosimultneo en la construccin, formando un material compuesto que sedenomina hormign armado. Maleable:Se pueden obtener lminas delgadasllamadas hojalata. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de formaelectroltica, por estao. Resistencia al desgaste:Es la resistenciaque ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contactode friccin con otro material. Maquinabilidad:Es la facilidad queposee un material que permitir el proceso de mecanizado. Permiteuna buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir untratamiento trmico.

Dureza:La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3. Es laresistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. La dureza delos aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograrmediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entrelos cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicablea aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando essuperficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evitefracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de durezasuperficial son los que se emplean en las herramientas demecanizado, denominados aceros rpidos que contienen cantidadessignificativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Losensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers yRockwell, entre otros. Conductividad elctrica:Posee una altaconductividad elctrica en las lneas areas de alta tensin seutilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de aceroproporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria paraincrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de lainstalacin. PROPIEDADES TRMICAS: Conductividad elctrica: Es lafacilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l lacorriente elctrica. Este fenmeno se produce por una diferencia depotencial entre los extremos del metal. Conductividad trmica: Es lafacilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de luna cantidad de calor. El coeficiente de conductividad trmica k nosda la cantidad de calor que pasara a travs de un determinado metalen funcin de su espesor y seccin. Dilatacin: Es el aumento de lasdimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No esuniforme ni sigue leyes determinadas.PROPIEDADES QUMICAS.Laactividad qumica del metal depende de las impurezas que contenga yde la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendotambin en menor medida de la temperatura y zonas de contacto.Distinguimos fundamentalmente dos reacciones: oxidacin y corrosin.Oxidacin: La oxidacin se produce cuando se combina el oxigeno delaire y el metal. La oxidacin es superficial, producindose en lacapa ms externa del metal y protegiendo a las capas interiores dela llamada oxidacin total. El xido no es destructivo. Corrosin:Seconsidera corrosin a toda accin que ejercen los diversos agentesqumicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial yposteriormente en el resto. Cuando es producida por el oxgeno yusando como catalizador el agua, la corrosin es progresiva desde lacapa superficial hasta el interior del metal lo que provoca sutotal destruccin.Corrosin general: Cuando es en toda la superficie,se protege con facilidad. Corrosin intercristalina: Se debe a lasimpurezas y no se advierte a simple vista.Corrosin localizada: Selocaliza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que serompe la pieza.

CARACTERSTICAS DE LA CONSTRUCCIN EN ACERO

Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que esmuy resistente y aun as siguen manteniendo su eficacia.Soldabilidad:Es un material que se puede unir por medio desoldadura y gracias a esto se pueden componer una serie deestructuras con piezas rectas Forjabilidad: Significa que alcalentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier formadeseada Alta resistencia mecnica: Los aceros son materiales conalta resistencia mecnica al someterlos a esfuerzos de traccin ycompresin y lo soportan por la contribucin qumica que tienen losaceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina laresistencia a traccin y a compresin evaluando su lmite elstico y elesfuerzo de rotura. Resistencia al desgaste: Es la resistencia queofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto defriccin con otro material.

La construccin en acero abarca un amplio campo de aplicacin enpuentes, edificios, galpones industriales, torres, gras, tanques dealmacenamiento, obras hidrulicas y portuarias, antenas, estructurade barcos, entre otras.Desarrollo tecnolgico1. Avance del clculoestructural: teora de la elasticidad y tcnica de las soldaduras2.Investigacin de la resistencia del material a la fatiga3. Estudiode la dinmica de las construcciones4. Estudio de las propiedades delos materiales. Desarrollo de aceros inoxidables y aceros a pruebade altas temperaturas5. Desarrollo de las tcnicas de construccin enserie, ingeniera de detalle, seguridad contra-incendio y clculo deestructuras segn los estados lmites.

Aplicacin1. Construccin de puentes

2. Construccin de puentes ferrocarrileros y gras3. Chimeneas deacero, torres de alta tensin y antenas

4. Construccin de tanques de almacenamiento y reactores

5. Construccin de edificio

Comparacin de Resistencia en kgf por cm2:Concreto Armado: (slocompresin)1. 180 kgf/cm2 250 kgf/cm2 (normal)2. 350 kgf/cm2 (AltaResistencia)3. 600 kgf/cm2 (Concreto especial)

Acero Estructural: 1. 2530 kgf/cm2 (perfiles laminados)2. 3515kgf/cm2 (ngulos – perfiles CONDUVEN)3. 10.000 kgf/cm2 (GuayasCables (Tensores))

Ventajas: Mayor resistencia unitaria

Miembros ms esbeltos

Menor Peso Global Fundaciones ms pequeas Amplia gama desecciones disponibles en el mercado Rapidez de montaje (menor costopor financiamiento rapidez de entrega)

Puede llegar a tener menor precio total.

Desventajas: Mayor peso por m3 – mayor costo por m3

Sensible a la corrosin (costo de revestimiento y proteccin)

Alto nivel de detalles en proyecto

Mano de obra especializada

Perfiles en tamaos estndar (problemas con el transporte y losporcentajes de desperdicio)

Requiere mayor planificacin de obra.

ANEXOS

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