propiedades del acero y del concreto.

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    09-Jul-2016

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definicion de cada uno de sus componentes.caracteristicas del acero y concreto.ventajas y desventajas que presenta cada uno de ellos.propiedades fisicas y mecanicas.propiedades quimicas y termicas.tipos de concreto y acero

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Republica Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educacin UniversitariaInstituto Universitario Politcnico Santiago 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 materiales manufacturados, semejantes a la piedra, compuesto de partculas llamadas agregados que se seleccionan y clasifican en tamaos especificados para una construccin, generalmente con una parte importante retenida en un tamiz nmero 4(4.75mm), y que se pegan mediante una o mas materiales cementosos para forma una masa slida. El termino concreto cuando se usa sin adjetivo modificador, de ordinario indica el producto formado por una mezcla de cemento Prtland, arena, grava o piedra triturada, y agua hay sin embargo hay muchos tipos diferentes de concreto. Algunos se distinguen por los tipos, tamaos y densidades de agregados; por ejemplo, concreto para fibra de madera, peso ligero, peso normal o de alto peso.

CARACTERSTICAS DEL CONCRETO: El concreto hecho con cemento Prtland tiene un uso extremo como material de construccin debido a sus muchas caractersticas favorables. Una de las mas importante es una alta relacin resistencia-costo en muchas aplicaciones. Otra es que el concreto mientras esta plstico puede colocarse con facilidad dentro de formas o cimbras a temperatura normales para producir casi cualquier formas. La cara expuestas puede trabajarse a superficie dura, lisa o spera, capaz de soportar el efecto del desgaste por el trafico de camiones o aviones o pueden tratarse para crear lo9s efectos arquitectnicos deseados, adems el concreto tiene una alta resistencia al fuego y a la penetracin del agua.

CONCRETO ARMADO O REFORZADO: Es aquel que se refuerza con armadura metlica, sobre todo de acero. El acero proporciona la resistencia necesaria cuando la estructura tiene que soportar fuerzas longitudinales elevadas. El acero que se introduce en el hormign suele ser una maya de alambre o barras si desbastar o trenzadas. El hormign y el acero forman un conjunto que trasfiere las tensiones entre los dos elementos. El que contiene en su interior una armadura metlica y trabaja tambin la flexin.

COMPONENTES DEL CONCRETO Los componentes principales del concreto son pasta de cemento Prtland, agua y aire, que pueden entrar de forma natural y dejar unas pequeas cavidades o se puede introducir artificialmente en forma de burbujas. Los materiales inerte pueden dividirse en dos grupos: materiales finos, como pueden ser la arena, y materiales bastos, que pueden ser como grava, piedra o escoria. En general, se llama materiales finos si sus partculas son menores que 6,4mm y bastos si son mayores, pero segn el grosor de la estructura que se va a construir el tamao de los materiales con partculas pequeas, de 6,4mm. En la construccin de presas se utiliza piedras de 15 cm. de dimetro o mas. el tamao de los materiales bastos no deben exceder la quinta parte de la dimensin mas pequea de la pieza de hormign que se vaya a construir.

PROPIEDADES DEL CONCRETO Trabajabilidad: Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. Aunque la Trabajabilidad resulta difcil de evaluar, en esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante se puede manejar, transportar y colocar con poca perdida de la homogeneidad. Resistencia: La resistencia es una propiedad del concreto que , casi siempre, es motivo de preocupacin. Por lo general, se determina por la resistencia final de un espcimen en compresin; pero en ocasiones el criterio es la capacidad de flexin o de tensin. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresin a los 28 das es la medida mas comn de esta propiedad. La resistencia a la comprensin del concreto a los 28 das puede calcularse a partir de la resistencia a los 7 das con una formula propuesta por W.A. Slater: S28 = S7 + 30 En donde S28 =resistencia a la comprensin a los 28 das S7 =resistencia a los 7 das.El concreto puede incrementar en forma significativa su resistencia despus de 28 das, particularmente cuando el cemento se mezclo con ceniza fina. Por esto son apropiadas para el diseo las especificaciones sobre resistencia a 56 o 90 das.La propiedad agua-cemento es la que tiene mayor influencia en la resistencia del concreto; cuando mayor sea esta proporcin, menor ser la resistencia. En la practica, esa relacin es, mas o menos, lineal cuando se expresa en trminos de la variable C/W, que es la proporcin entre el cemento y el agua por peso. Para una mezcla trabajable, sin el uso de agua reduciendo aditivos. S28 =2700 C/W 760 La resistencia puede aumentarse disminuyendo la proporcin agua-cemento, utilizando agregados para mayor resistencia, graduando los agregados para producir menor porcentaje de huecos en el concreto, curando el concreto en hmedo despus que ha fraguado, aadiendo una puzolana como ceniza ligera, vibrando el concreto en las forma o cimbras y succionando el exceso de agua, del concreto que esta en las formas, con una bomba de vaci. La resistencia a corto tiempo o rpida puede aumentarse con cemento Prtland tipo III (alta resistencia) y de aditivos acelerados, como el cloruro de calcio y tambin con el aumento de la temperatura de curado; pero no se afectaran las resistencias a largo tiempo. Los aditivos para aumento de la resistencia, por lo general, producen su funcin porque reducen los requisitos de agua para la Trabajabilidad deseada. La resistencia a la tensin: Es mucho menor este tipo de resistencia a la de compresin, y cualquier que sea el tipo de prueba tiene una correlacin definida con . la resistencia al pensin (modulo de ruptura y no resistencia real), determinada en las pruebas de flexin, es de alrededor de 7 para los concretos de alta resistencia y de 10 para los concretos de resistencia. El modulo de elasticidad: El modulo de elasticidad EC de 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 = resistencia especifica a la compresin a los 28 das, psi para el concreto normal, con w= 145 Ib/ft3 EC= 57000 c. Durabilidad: La durabilidad es otra importante propiedad del concreto. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, accin de productos qumicos y desgastes, a los cuales estar sometido en el servicio. Gran parte de los daos por intemperie sufridos por el concreto puede atribuirse a los ciclos de congelacin y descongelacin. La resistencia del concreto a esos daos puede mejorarse aumentando la impermeabilidad, al dejar pasar 2 a 6% de aire inclusos de aire, o aplicando un revestimiento protector a la superficie. Los agentes qumicos, como acido inorgnicos, cidos acticos y carbonilos y los sulfatos de calcio, sodio, magnesio, potasio, aluminio y hierro, desintegran el concreto. Cuando puede ocurrir contacto entre esos agentes y el concreto, se debe proteger el concreto con jun revestimiento 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 propiedad importante del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. El exceso de agua deja vacos y cavidades despus de la evaporacin y, si estn interconectados, el agua puede penetrar o atravesar el concreto. La inclusin de aire (burbujas diminutas) as como el curado cuidadoso por tiempo prolongado, suelen aumentar la impermeabilidad. Cambio en volumen: Es otra caracterstica del concreto que se debe tener en cuenta. La expansin debido a las reacciones qumicas entre los ingredientes del concreto pueden ocasionar pandeo y la contraccin al secarse puede ocasionar grietas. El que un cambio en el volumen dae el concreto con frecuencia depende en las restricciones presente. Por ejemplo, una loza de pavimento que no pueden deslizarse sobre la rasante mientras se contrae, puede agrietarse. Por tanto siempre se debe tener en cuenta la eliminacin de las restricciones o la resistencia a los esfuerzos que pueden causar.

Escurrimiento plstico: Es una deformacin que ocurre con carga constante durante largo tiempo. La deformacin del concreto continuo, pero con una rapidez que disminuye con el tiempo. Es, ms o menos proporcional al esfuerzo con cargas de trabajo y aumento cuando se incrementa la proporcin agua-cemento; disminuya cuando aumenta la humedad relativa.Densidad: La densidad del concreto con arena y agregado normales es de una 145 lb/ft3. Puede ser un poco menor, si el tamao mximo del agregado grueso es menor de 11/2 in. Puede aumentarse con un agregado ms denso; puede disminuirse utilizando un agregado ligero, aumentando el contenido del aire o incorporando un aditivo espumante o de expansin.

VENTAJAS DEL CONCRETO Moldeabilidad Continuidad de los elementos estructurales Alta resistencia al fuego y al clima La mayor parte de los materiales constituyentes estn disponibles a bajos costos Resistencia a la compresin similar a la piedra natural. Costo relativamente bajo. Alta resistencia frente a la tensin, ductilidad y dureza del acero.

DESVENTAJAS: El control de calidad no es tan bueno como para otros materiales de construcciones, porque con frecuencia el concreto se prepara en el sitio en condiciones en donde no hay un responsable absoluto de su produccin. Otra es que el concreto es un material de relativa fragilidad; su resistencia a la tensin es pequea comparada con su resistencia a la compresin. No obstante, esta desventaja puede contrarrestarse reforzando o preforjando el concreto 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 resistencia y pureza, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0.2% y el 0.3% para aceros de bajo carbono, que son los utilizados para las construcciones. Porcentajes mayores al 3.5% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser frgiles y no poderse forjar, se moldean. Algunas veces otros elementos de aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados. ACEROS AL CARBONO: El acero al carbono, constituye el principal producto de los aceros que se producen, estimando que un 90% de la produccin total producida mundialmente corresponde a aceros al carbono. Estos aceros son tambin conocidos como aceros de construccin, La composicin qumica de los aceros al carbono es compleja, adems del hierro y el carbono que generalmente no supera el 1%, hay en la aleacin otros elementos necesarios para su produccin, tales como silicio y manganeso. El aumento del contenido de carbono en el acero eleva su resistencia a la traccin, incrementa el ndice de fragilidad en fro y hace que disminuya la tenacidad y la ductilidad.ACEROS ALEADOS:Estos aceros estn compuestos por una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos; adems de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Estos aceros se emplean para fabricar engranajes, ejes, cuchillos, etc.ACEROS DE BAJA ALEACIN ULTRA RESISTENTES:Es la familia de aceros ms reciente de las cinco. Estos aceros son ms baratos que los aceros convencionales debido a que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleacin. Sin embargo, se les da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la del acero al carbono. Este material se emplea para la fabricacin de vagones porque al ser ms resistente, sus paredes son ms delgadas, con lo que la capacidad de carga es mayor. Adems, al pesar menos, tambin se pueden cargar con un mayor peso. Tambin se emplea para la fabricacin de estructuras de edificios.ACEROS INOXIDABLES:Estos aceros contienen cromo, nquel, y otros elementos de aleacin que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidacin. Algunos aceros inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia durante mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo emplean mucho con fines decorativos. Tambin se emplean mucho para tuberas, depsitos de petrleo y productos qumicos por su resistencia a la oxidacin y para la fabricacin de instrumentos quirrgicos o sustitucin de huesos porque resiste a la accin de los fluidos corporales. Adems se usa para la fabricacin de tiles de cocina, como pucheros, gracias a que no oscurece alimentos y es fcil de limpiar.ACEROS DE HERRAMIENTAS: Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y cabezales de corte y modelado de mquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros elementos de aleacin que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.PROPIEDADES DEL ACERO:4450 kg/cm2 Lmite de fluencia (fy) 5100 kg/cm2Resistencia a la traccin: 6450 kg/cm2PROPIEDADES FSICAS DEL ACERO:Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas: Su densidad media es de 7850kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes, (excepto las aleaciones autnticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650C. Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000C.PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO Tenacidad:Es la capacidad que tiene 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 fabricar herramientas. Ductilidad: Es relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. 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 expresin: L = t L, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2105 (es decir = 0,000012).El acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina hormign armado. Maleable:Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lamina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao. Resistencia al desgaste:Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material. Maquinabilidad:Es la facilidad que posee un material que permitir el proceso de mecanizado. Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico.

Dureza:La densidad promedio del acero es 7850 kg/m3. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros. Conductividad elctrica:Posee una alta conductividad elctrica en las lneas areas de alta tensin se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalacin. PROPIEDADES TRMICAS: Conductividad elctrica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l la corriente elctrica. Este fenmeno se produce por una diferencia de potencial entre los extremos del metal. Conductividad trmica: Es la facilidad que presenta un material para dejar pasar a travs de l una cantidad de calor. El coeficiente de conductividad trmica k nos da la cantidad de calor que pasara a travs de un determinado metal en funcin de su espesor y seccin. Dilatacin: Es el aumento de las dimensiones de un metal al incrementarse la temperatura. No es uniforme ni sigue leyes determinadas.PROPIEDADES QUMICAS.La actividad qumica del metal depende de las impurezas que contenga y de la presencia de elementos que reaccionan con estas, dependiendo tambin 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 del aire y el metal. La oxidacin es superficial, producindose en la capa ms externa del metal y protegiendo a las capas interiores de la llamada oxidacin total. El xido no es destructivo. Corrosin:Se considera corrosin a toda accin que ejercen los diversos agentes qumicos sobre los metales, primeramente en la capa superficial y posteriormente en el resto. Cuando es producida por el oxgeno y usando como catalizador el agua, la corrosin es progresiva desde la capa superficial hasta el interior del metal lo que provoca su total destruccin.Corrosin general: Cuando es en toda la superficie, se protege con facilidad. Corrosin intercristalina: Se debe a las impurezas y no se advierte a simple vista.Corrosin localizada: Se localiza en sitios poco visibles y pasa desapercibida hasta que se rompe la pieza.

CARACTERSTICAS DE LA CONSTRUCCIN EN ACERO

Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun as siguen manteniendo su eficacia. 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 Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada Alta resistencia mecnica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecnica al someterlos a esfuerzos de traccin y compresin y lo soportan por la contribucin qumica que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a traccin y a compresin evaluando su lmite elstico y el esfuerzo de rotura. Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

La construccin en acero abarca un amplio campo de aplicacin en puentes, edificios, galpones industriales, torres, gras, tanques de almacenamiento, obras hidrulicas y portuarias, antenas, estructura de barcos, entre otras.Desarrollo tecnolgico1. Avance del clculo estructural: teora de la elasticidad y tcnica de las soldaduras2. Investigacin de la resistencia del material a la fatiga3. Estudio de la dinmica de las construcciones4. Estudio de las propiedades de los materiales. Desarrollo de aceros inoxidables y aceros a prueba de altas temperaturas5. Desarrollo de las tcnicas de construccin en serie, ingeniera de detalle, seguridad contra-incendio y clculo de estructuras segn los estados lmites.

Aplicacin1. Construccin de puentes

2. Construccin de puentes ferrocarrileros y gras3. Chimeneas de acero, 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: (slo compresin)1. 180 kgf/cm2 250 kgf/cm2 (normal)2. 350 kgf/cm2 (Alta Resistencia)3. 600 kgf/cm2 (Concreto especial)

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

Ventajas: Mayor resistencia unitaria

Miembros ms esbeltos

Menor Peso Global Fundaciones ms pequeas Amplia gama de secciones disponibles en el mercado Rapidez de montaje (menor costo por 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 los porcentajes de desperdicio)

Requiere mayor planificacin de obra.

ANEXOS