ACERO DE USO EN LA CONSTRUCCIÓN

• Una estructura metálica, es una obra civil que está sostenida principalmente por perfiles metálicos como el acero. Este tipo de construcción ingresa dentro de las construcciones en seco, ya que no utiliza agua en su edificación, lo que acelera tiempo y ahorros económicos.
• Desde los primeros puentes metálicos hasta los edificios comerciales y residenciales más modernos, el acero se ha utilizado cada vez más en la construcción civil desde el siglo XVIII, lo que permite soluciones audaces y eficientes para innumerables tipos de trabajo.
• Seguramente conozcas emblemáticas construcciones de acero como la torre eiffel o el puente golden state. Pero, este sistema aplica tanto para estas grandes estructuras como edificios o puentes como, simplemente, para casas y depósitos.

Materiales desarrollados con acero en construcción

• Herramientas de construcción, generalmente con aceros rápidos o HSS.
• Vigas, existen diferentes estilos de vigas, las más usadas son la “H” usadas para soportar mayores cargas y las “I” las cuales tiene aletas más estrechas y está hecha de carbono laminado.
• Placas, las mismas dependen de la resistencia se puede usar de manera estructural, para pisos, paredes, entre otros.
• Perfiles, existen una gran variedad de perfiles, perfiles livianos de acero galvanizados para steel frame a perfiles metálicos laminados en acero al carbono para grandes estructuras. 
• Tubos de acero, existen tubos de acero de diferente resistencia y aceros
• Ángulos
• Losacero para techos
• Mallas
• Cables

Clasificación de las construcciones metálicas:

 Estructuras Abovedadas

Son estructuras formadas por arcos, cúpulas y bóvedas que permiten cubrir espacios mayores, aumentar los huecos en las estructuras y equilibrar el peso de la construcción. Su forma permite cubrir espacios mayores y dejar huecos para que respire la edificación. Los arcos y bóvedas están formados por piezas llamadas dovelas y estas se encargan de resistir las fuerzas que reciben y transmiten.

Estructuras Entramadas

Son estructuras constituidas por barras de madera, concreto o acero unidas de manera rígida formando un emparrillado. Los edificios son ejemplo de este tipo de estructura, y se compone principalmente por vigas, columnas y cimentación.

El suelo sobre el que se colocan las baldosas se conoce como forjado, el forjado transmite la carga a las viguetas y estas a las vigas. Estas a su vez la transmiten a los pilares que por último llevan el peso a los cimientos.

Estructuras Trianguladas

Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares. Se caracterizan por la posición de las barras formando triángulos. Una de las ventajas de este tipo de estructuras, es que resultan ser muy resistentes y ligeras a la vez. Este tipo de estructuras suelen utilizarse para la construcción de puentes y torres industriales.

Estructuras Colgantes

Son aquellas estructuras que se basan en la utilización de cables o tirantes unidos a soportes muy resistentes, funcionando como tracción para aguantar el peso de otros elementos. Los tirantes estabilizan la estructura y son mayormente empleados para la construcción de diferentes tipos de puentes.

 Estructuras Laminares

La estructura laminar suele ser delgada y curva. A pesar de dar la impresión de no ser un tipo de material resistente, cuando se conectan las láminas entre sí se forma una capa resistente que aguanta sin problemas cargas exteriores por medio de la compresión. Incluso la característica de ser delgadas evita tensiones de flexión y cortes en su anatomía. Por ello, este tipo de estructuras son empleadas para el armado de automóviles y aviones.

CRITERIOS DE ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS METÁLICAS

En el Perú Para determinar el análisis y Diseño de estructuras metálicas, se utiliza  la norma e.030 que contiene procedimientos para estimar la demanda sísmica y la respuesta estructural, además, establecen los siguientes criterios de Resistencia, rigidez, Flexión, compresión, pandeo y torsión que deben tener las edificaciones según su importancia, ubicación y sistema estructural.

Cabe resaltar que los procedimientos de diseño para lograr que la edificación tenga la resistencia y ductilidad necesarias, se establecen en la norma de diseño (E.060 ,E.70, E.090)

Filosofía:

1. evitar pérdida de vidas humanas.

2.  Asegurar la continuidad de los servicios básicos.

3.  Minimizar los daños a la propiedad.

Las normas y reglamentos aplicables son las siguientes:

NORMA TECNICA PERUANA.

• Norma E. 090 Estructuras Metálicas del Reglamento Nacional de Edificaciones RNE, aprobado con el Decreto Supremo N° 011-2006-VIVIENDA, de 8 de mayo de 2006.
• Norma E.030 Diseño sismorresistente Reglamento Nacional de Edificaciones RNE, aprobado con el Decreto Supremo N° 011-2006-VIVIENDA, de 8 de mayo de 2006.

Norma American Society for Testing and Materials o ASTM International

Las normas aprobadas por la ASTM para placas y perfiles laminados en caliente son A36, A529, A572, A242, A588, A709, A514, A852, A913 y A992. La norma A709 es especial, en ella se definen aceros convenientes para la construcción de puentes.

• Grados de acero para secciones estructurales huecas (Hollow Structural Section) Las normas de acero estructural aprobadas por la ASTM para secciones estructurales huecas (HSS) son ASTM A500, A501, A618, A847 y la A53.
• Acero de alta resistencia y baja aleación al niobio vanadio, de calidad estructural, ASTM A572 (AASHTO M270 Grado 50)
• Acero estructural de alta resistencia y baja aleación, con un límite de fluencia mínimo de 345 MPa, de hasta 100 mm de espesor, ASTM A588 (AASHTO M270 Grado 50W)
• Planchas y flejes de acero de alta resistencia y baja aleación, laminadas en caliente y laminadas en frío, con resistencia mejorada a la corrosión atmosférica, ASTM A606.
• Planchas y flejes de acero de alta resistencia y baja aleación, con Niobio o Vanadio o ambos, laminadas en caliente y laminadas en frío, ASTM A607.

ENSAYOS EN ACERO

• El uso de acero corrugado convierte el hormigón en hormigón armado.
• Como el hormigón es muy resistente a cargas de compresión, pero poco resistente a cargas de tracción, se refuerza con acero corrugado. El acero para el armado del hormigón se distingue en barras, alambres y alambrón, mallas electrosoldadas, armaduras básicas
• Las barras son productos de acero con sección circular o prácticamente circular, que sirven para reforzar el hormigón. Los métodos de ensayo para barras, alambres y alambrón se definen en la norma ISO 15630-1.
• Los diámetros más pequeños sirven para fabricar mallas o armaduras básicas antes de rellenarlos con hormigón in situ. Los métodos de ensayo para estos productos están definidos en la norma ISO 15630-2.
• Una característica típica del acero para el armado son las corrugas que, en su disposición enrolladas o enroscadas, sirven para mejorar la adherencia entre el hormigón y el acero.

Especificaciones de probeta de la norma ISO 15630-1

• El acero corrugado para el armado del hormigón se obtiene a partir de productos largos y se fabrica con distintas superficies, según las diferentes normas de fabricación.
• La probeta tiene una sección constante en toda su longitud.Además, la probeta debe presentar una forma recta sin curvaturas.Las probetas con curvatura deberán corregirse antes de realizar el ensayo.
• Para el ensayo de tracción, es relevante la sección de la probeta.Para determinar la sección, se mide y pesa la probeta a lo largo.

Ensayo de tracción en acero corrugado

El clásico ensayo de tracción para determinar los valores característicos físicos sigue siendo el más utilizado en el acero corrugado.El ensayo de tracción se lleva a cabo según la norma ISO 6892-1.

La medición de la extensión se puede realizar sin contacto o por contacto.

Adaptaciones de la norma ISO 15630-1

• Para el cálculo del límite elástico superior R_eH, del límite elástico R_p0,2 y de la resistencia a la tracción R_m deberá utilizarse el área nominal de sección transversal
• La longitud inicial corresponde a cinco veces el diámetro nominal (d), salvo que haya una indicación contraria en una norma del fabricante.
• En caso de utilizar un extensómetro, la deformación total porcentual a la fuerza máxima A_gt antes de la caída de fuerza de tracción debe ser de > 0,2% del valor máximo.

Los valores característicos más relevantes

• Resistencia a la tracción Rm [MPa]
• Límite de fluencia Re [MPa]
• Porcentaje de alargamiento de la resistencia a la tracción R_m respecto a límite elástico R_e
• Porcentaje del límite elástico respecto al límite elástico nominal R_{e, real} / R_{e, nom.}
• Alargamiento total a carga máxima A_gt [%]
• Para el cálculo de las propiedades de rigidez debe emplearse el área nominal de sección transversal, siempre que no esté definido de otra forma en la norma de fabricación (véase la norma ISO 15630).

El ensayo no será válido

• En caso de variación de la gradiente de la curva de medición >10% del valor teórico del módulo de elasticidad
• En caso de rotura dentro de las mordazas +20 mm o d (prevalece el valor mayor), distancia a las mordazas.

Ensayo de doblado / desdoblado en acero corrugado

• En el ensayo de flexión en 3 puntos y en el ensayo de doblado, se determina la resistencia a la flexión del acero para el armado del hormigón.
• En el ensayo de flexión según la norma EN ISO 15630-1, el acero corrugado se dobla a un ángulo predeterminado (de generalmente 90°).El diámetro del punzón, así como los apoyos y su distancia, están definidos en la norma del producto y se seleccionan de acuerdo con el diámetro nominal del acero corrugado.
• A continuación, se lleva a cabo el ensayo de doblado que consiste en volver a doblar la probeta a su posición inicial.En este ensayo se utilizan patines que se desplazan lateralmente durante la carga por compresión.El ensayo se realiza correctamente si la probeta no tiene signos de rotura ni fisuras.Se verifica visualmente.
• El ensayo de flexión se lleva a cabo a temperatura ambiente. El ensayo se puede realizar en un intervalo de temperatura más amplio y requiere el acuerdo de las partes interesadas.

Ensayos de fatiga en acero para el armado del hormigón según EN ISO 15630-1

• Los aceros para el armado de hormigón deben presentar, según las normas, una determinada resistencia a la fatiga.
• La forma más rápida y económica de llevar a cabo dichos ensayos de resistencia a la fatiga es con pulsadores de resonancia magnética.ZwickRoell ofrece, con sus pulsadores de alta frecuencia, una solución ideal para aplicaciones hasta 600 kN.
• Las probetas pueden tener un diámetro de hasta 36 mm, pero a partir de 14 mm de diámetro deberán sobremoldearse con un dispositivo específico para ello.

Ensayos de control de soldaduras

• Los ensayos no destructivos (END) son un tipo de trabajo especializado que cumple un papel fundamental en las industrias de fabricación y construcción. Para realizar este tipo de ensayos se precisa de técnicos altamente capacitados que utilizan equipos y técnicas sofisticadas para evaluar áreas que son difíciles o imposibles de analizar a simple vista.
• Los técnicos inspeccionan materiales de construcción, estructuras metálicas y procesos de fabricación para poder evaluar la integridad de las estructuras soldadas tanto de manera superficial como en el interior para garantizar un funcionamiento seguro y una evaluación de posibles patologías que podrían afectar de manera considerable su durabilidad y funcionamiento.
• Por otro lado, también se utilizan pruebas destructivas en laboratorio, donde se utilizan aparatos manuales o relativamente sencillos como en las siguientes ocasiones:

Pruebas de tracción

Pruebas de dureza

Pruebas de corrosión

Pruebas de impacto

Pruebas de fatiga

Pruebas de resistencia al estallido

Examen micrográfico

Ensayos de espesores de pintura

• Sonda de medición de espesores: Se trata de un ensayo no destructivo que utiliza principios corrientes no ferrosos y magnéticos al mismo tiempo de modo sencillo ya que es fácil acceder en cualquier lugar.
• Láminas de calibración o galgas: Se utiliza para medir los espesores de forma acurada y precisa de los recubrimientos
• Medidor de espesor destructivo PIG: Un ensayo destructivo, ya que se precisa de hacer una incisión en la capa de pintura para posteriormente utilizar un microscopio y conseguir el resultado de medición de la anchura de la incisión.

Ensayo de líquidos penetrantes, principio de capilaridad

• Estos ensayos se utilizan principalmente para metales no ferrosos, ya que las pruebas de partículas magnéticas son más sensibles para los metales ferrosos. Permite resaltar la presencia de discontinuidades en la superficie de las piezas como grietas, fisuras, porosidades o picaduras, etc.
• Su metodología es sencilla, la superficie del metal, expuesta y bien limpia, se recubre con un líquido penetrante, coloreado o sensible a la luz ultravioleta.
• Este líquido, de baja tensión interfacial, penetra en las grietas. Después de unos minutos de espera, la superficie de la pieza de trabajo se libera del exceso de líquido y se limpia. Se cubre con una fina capa de revelador, generalmente un polvo fino y blanco suspendido en un líquido volátil. El líquido se evapora y la capa de polvo actúa como secante.
• Obliga al líquido coloreado, infiltrado en las grietas, a salir a la superficie de la pieza, coloreando localmente el revelador a plomo. La coloración, más o menos intensa y amplia, materializa las discontinuidades y da idea del grado de la problemática.