Madera y Acero (Estructuras 5)

OBJETIVO:

Este blog esta diseñado para todo aquel público que desea ampliar su conocimiento y al mismo tiempo la información acerca de la madera y el acero. Haciendo de esta una manera sencilla e interactiva para encontrar lo esencial de estos elementos. Su objetivo principal es no solo ampliar la información, si no dar a conocer también las maneras en las que se utilizan y su forma de fabricación. También ejemplificando con diferentes ejercicios como se le puede dar un uso estructural de una manera correcta.

HISTORIA DEL ACERO

Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto fue alrededor del año 3.000 a.c., y se sabe que antes de eso ya se empleaban adornos de hierro. Los griego en cambio lo conocían la técnica en 1.000 a.C., y la utilizaban para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.

Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para partículas de escoria y un 0.1% de otras impurezas. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado. Los artesanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipiente de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico.

Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fundición y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más carbono como resultado de los gases que lo atravesaban. El producto de estos hornos era llamado "arrabio", una aleación que funde a unta temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero. La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.

https://www.youtube.com/watch?v=GcNq4UT92p4

GENERALIDADES

Acero este nombre ha servido para denominar a una aleación de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0.03% y el 1.075% en peso de su composición, dependiendo el grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2.0% se producen fundiciones que en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

No se debe confundir acero con hierro, el hierro es un metal relativamente duro y tenas. La difusión de este elemento en la estructura cristalina del anterior se logra gracias a la diferencia en diámetros atómicos, formándose un compuesto interstical. La diferencia entre el hierro y el acero se halla en el porcentaje del carbono: el acero es hierro con porcentaje de carbono de entre el 0.03% y el 0.75%, a partir de este porcentaje se consideran aleaciones con hierro. El acero posee diferentes constituyentes según su temperatura, de mayor a menor dureza, perlita, cementita y ferrita.

El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adición de carbono y otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora sus propiedades físico-químicas.

COMPONENTES

Los dos principales componentes del acero se encuentran en la naturaleza, lo que favorece su producción. Esto ayuda a su disponibilidad en varios usos como:

Construcción de maquinaria
Herramientas
Edificios
Obras públicas

El acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronáutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones solo pueden aguantarse con un material dúctil y tenas como el acero. Además se puede agregar que costo es relativamente más barato.

CLASIFICACIÓN DEL ACERO

Electrico
Fundido
Calmado
Efervescente
Fritado

SEGÚN MODO DE TRABAJARLO

Acero Moldeado
Acero Laminado
Según la composición y estructura
Acero Ordinario
Acero Aleado o Especial

ACEROS O ESPECIALES SE CLASIFICAN SEGÚN SU INFLUENCIA

Elementos que aumentan la dureza: fósforo, cobre, aluminio
Elementos que limitan el crecimiento del tamaño de grano: Aluminio, Titanio y Vanadio
Elementos que determinan en la templabilidad: Manganeso, Molibdeno, Cromo, Niquel y Silicio.
Elementos que modifican la resistencia a la corrosión u oxidación: molibdeno, wolframio y el cromo.

CLASIFICACIÓN SEGÚN SU USO

Acero para imanes o magnéticos
Acero autotemplado
Acero de construcción
Acero de corte rápido
Acero de decoletado
Acero de corte
Acero indeformable
Acero inoxidable
Acero de herramientas
Acero para muelles
Acero refractorio
Acero de rodamientos
Acero de herramientas
Acero para muelles
Acero refractario
Acero de rodamientos

CARACTERÍSTICAS POSITIVAS DEL ACERO

Alta resistencia mecánica
Elasticidad
Soldabilidad
Ductilidad
Forjabilidad
Trabajabilidad

CARACTERÍSTICAS NEGATIVAS DEL ACERO

Oxidación
Transmisor de calor y electricidad

CLASES DE HACER

a)      Ángulos de Alta Resistencia Grado 50:
Producto de acero laminado en caliente cuya sección transversal está formada por dos alas de igual longitud, en ángulo recto.
b)      Ángulos Estructurales:
Producto de acero laminado en caliente cuya sección transversal está formada por dos alas de igual longitud, en ángulo recto.
c)       Barras Calibradas:
Barra de acero laminado en caliente y calibrado en frío; se caracterizan por su alta exactitud dimensional y buena calidad superficial.
d)      Barras Cuadradas:
Producto de acero laminado en caliente de sección cuadrada.
e)      Barras Cuadradas Ornamentales:
Producto de acero laminado en caliente de sección cuadrada de lados cóncavos, que lo convierte en un elemento decorativo de gran belleza.
f)        Barras Hexagonales:
Producto laminado en caliente de sección hexagonal, de superficie lisa.

COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL ACERO

Es una aleación de diversos elementos, entre ellas están el carbono, magnesio,silicio, cromo, níquel y vanadio.
El carbono: es el que determina sus propiedades mecánicas.
El magnesio: es adicionado en forma de ferro magnesio, aumenta la forjabilidad del acero, su templacidad y resistencia al impacto, así como disminuye en su ductibilidad.
El silicio se adiciona en proporciones que varían de 0.05% a 0.5%. Se incluye en la aleación para propósitos de oxidación, pues se combinan con oxígeno disuelto en la mezcla.
El cromo incrementa la resistencia a la abrasión y a la templacidad.
El níquel mejora la resistencia al impacto y calidad superficial.
El vanadio mejora la templacidad.
El fósforo, al igual que el Azufre, en algunos tipos de aceros se agrega deliberadamente para aumentar su resistencia a la tensión y mejorar la maquinabilidad; pero reduce la ductilidad y la resistencia al impacto.

TABLAS PARA DISEÑO EN ACERO

PROPIEDADES DE TUBOS EN ACERO

CUADRADO
RECTANGULAR

TUBOS REDONDOS

TABLA DE PROPIEDADES

PERFIL W

PERFIL L

TAREAS Y EXAMENES

PASARELA

VISITA ESTACIONAMIENTO 4 URL

En la visita efectuada el 04/10/2014 al interior del estacionamiento de la Universidad Rafael Landivar, se introdujo lo que es el acero en dicha construcción.
El edificio consta de 4 niveles, en la cual su uso es para estacionamientos de vehículos. Este estacionamiento está calculado para una capacidad de 1500 parqueos con un costo de seguridad industrial del 1% del costo total del proyecto
El acero que se utiliza es exportado desde Miami y México.
La entrega final del proyecto es el día 31 de diciembre de 2014 este como este, pero ésta lleva un atraso de 22 días debido al poco detalle de planos y dibujos mal hechos según se nos dijo. Esto ha llevado a poner en práctica otros métodos como a la hora de fundición de losas en que cada piso. En lo que respecta al sistema constructivo se hace mención de las platinas soldadas con electrodo 60-10, sirve para hacer una soldadura de penetración, las banderas están soldadas con 70-24. Se utilizaron vigas tipo W, las vigas secundarias poseen un espesor de 5/8 patín y 6/16 en el alma. Las columnas metálicas son de 16 x 16 pulgadas cuadrado.

Posee juntas entre las columnas las cuales son de 30 cm, todas las columnas interiormente poseen un diafragma la cual es de ½ y para arriba de 3/8. La función es que las banderas transmiten la carga a la columna, el diafragma la recibe para que esta no se hunda. Otro aspecto importante es que va a existir un modulo de gradas de acero, esto conllevo a que se tuvo que hacer una sección de vigas distintas.
Para la unión de la vigas se utilizaron varias grúas en la cual la mayor soportaba 32 toneladas y cada persona debía de contar con su materia de seguridad en caso de emergencia. Los obreros empiezan a trabajar desde las 5 o 6 de la mañana según convenga hasta las 8 de la noche. Se utilizaron vigas W que son W18x34 W18x24, y el acero que se utilizo en el proyecto es de grado 50.

ESTRUCTURA HOWE

PARCIAL 3

GASOLINERA

'Back down to Earth with this, a particularly fine example of googie architecture in Fremont, California.’

FREMONT, CALIFORNIA

VISITA A GASOLINERA

SAN JOSE PINULA, CARRETERA A EL SALVADOR.

PROYECTOS INTERESANTES

JUEGOS OLIMPICOS, LONDRES 2012

BAÑOS PÚBLICOS "KUMOTO TOILETS", PLAZA SINERGIA, NUEVA ZELANDA.

BIBLIOTECA DE COLORES, BATU

Variables interesantes para el reciclaje de contenedores

BROAD ART MUSEUM, MICHIGAN STATE UNIVERSITY

CENTRO DE ARTES, TAIWAN

TESIS INTERESANTES

http://oa.upm.es/272/1/RODRIGO_MULAS_GARCIA.pdf
http://www.biblioteca.uma.es/bbldoc/tesisuma/17189056.pdf
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/02/02_2259.pdf
http://tesis.ipn.mx/xmlui/bitstream/handle/123456789/4942/418_TECNOLOGIA%20DE%20NUEVA%20GENERACION%20PARA%20LA%20EDIFICACION%20CON%20ESTRUCTURAS%20METALICAS.pdf?sequence=1

LINKS

https://www.youtube.com/watch?v=V_bhPfFvJDo

https://www.youtube.com/watch?v=PkUBA9bJdvQ

https://www.youtube.com/watch?v=V_bhPfFvJDo
https://www.youtube.com/watch?v=KoN3Ec6r3V0
https://www.youtube.com/watch?v=XFuWAp-pnww

OBJETIVO:

HISTORIA DE LA MADERA:

Es un material natural, con estructura celular. Se le llama madera al conjunto de tejidos que forman el trono, las raíces y las ramas, de los vegetales leñosos.

Durante miles de años el hombre a manipulado la madera para que sirva a sus necesidades y aún en la actualidad, tipologías ancestrales continúan siendo válidas.

Fue uno de los primeros materiales utilizados por el hombre para construccion de vivienta, herramientas para cazar, fabricar utensilios, etc. Luego fue uno de los materiales predilectos para la cosntruccion de palacios, templos, casas desde el Siglo XX a.c y hasta el Siglo XIV d.c. Al descubrirse otro tipo de materiales como el hormigón armado, el hierro, el cristal, el cartón, etc., la utilización de madera disminuyo de manera considerable.

GENERALIDADES:

La madera es un recurso natural, proveniente del tronco de las plantas leñosas, específicamente de dos partes, el Duramen y Albura.

Dentro del tronco del árbol la madera se desarrolla en forma de anillos, los cuales son: médula, duramen, albura, cambium, corteza.

Medula: parte central del tronco, es porosa y posee poca resistencia mecánica, por lo que no se utiliza como madera.

Duramen: es la parte más dura y resistente del tronca debido a que está compuesta por madera más madura y seca, se distingue por su color más oscuro, es de aquí de donde se obtiene la madera de mejor calidad.

Albura: es la parte más abundante del tronco se compone de madera de un color más claro y que presenta una menor dureza y resistencia.

Cambium: Es la parte del tronco donde se forma la madera nueva, es muy blanda por lo que, generalmente, no es útil.

Corteza: Es la capa exterior del tronco, seca y quebradiza su función es proteger el tronco de agentes y amenazas exteriores.

Los nudos son imperfecciones que se presentan en la madera, son las bases de las ramas y se pueden clasificar en dos tipos: muertos y vivos

Las fendas, son rajaduras que presenta la madera, generalmente provocadas por el proceso de secado, estas no representan ningún riesgo para la pieza siempre y cuando no superen 1.5mm de anchura.

https://www.youtube.com/watch?v=9vsAXiM1Bxw

COMPOSICIÓN

Los principales componentes de la madera son:

-Celulosa
-Hemicelulosa
-Lignina

Se constituye de un 50% de Carbono (C), 42% de Oxígeno (O), 6% de Hidrógeno (H) y el 2% restante de Nitrógeno (N), etc.
También se forma por otros componentes como resina, grasa y ceras.

PROPIEDADES FISICAS

Clasificación de la dureza	Tipo de árbol
Durísimas	Ébano, encima, luma
Duras	Cerezo, arce, olmo, roble
Semiduras	Haya, nogal, castaño, abedul, peral
Blandas	Abeto, aliso, pino
Muy blandas	Pino, chopo, tilo, sauce, balsa

La hendidura, consiste en la facilidad que contiene la madera en partirse o rajarse en el sentido de la fibra. La resistencia sera menor si es de fibra larga y carece de nudos, así como si está verde la madera.
Dureza o resistencia al corte, que dependerá de la mayor o menor cohesión entre sus fibras. Está en relación directa entre la mayor cantidad de fibras y la menos cantidad de agua.
La retractilidad o contracción, cuando la madera se seca, aunque siempre conserva entre un 15% y un 20% se contrae. Sin embargo cuando el grado de humedad de la madera es inferior al del ambiente, absorbe agua y se hincha.
Homogeneidad, es cuando la estructura y la composición de las fibras, se presentan de manera uniforme.
Conductividad: la humedad la hará más conductiva de electricidad y calor.

https://www.youtube.com/watch?v=ytekYXXh16I

TIPOS DE MADERA Y SUS CARACTERÍSTICAS

La madera se divide en dos grupos:

· Maderas de angiospermas: hojosas o de hojas caducas, Se trata de maderas duras, más resistentes.
Se emplean en revestimientos de pisos y para la fabricación de muebles de gran calidad. Entre estas se pueden encontrar la caoba, encino, chicozapote, cedro rojo, etc.
· Maderas de gimnospermas: Son maderas blandas, más livianas y económicas. Son utilizadas para estructuras y muebles, estas son maderas de pino, de xcadra enebro, oyamel, etc.

Roble: es de color pardo amarillento, muy resistente y duradera.
Nogal: es una de las maderas más nobles y apreciadas en todo el mundo.
Castaño: es de dureza, media, fuerte y elástica.
Caoba: color rojizo y peso elevado, es dura y compacta. Es fácil de barnizar y pulir.
Cedro: no pesa mucho, más resina y textura gruesa. Su color es canela rosado.
Fresno: es una madera dura, ante el vapor tiene una excelente flexibilidad. Su color es amarillo claro.
Pino: es la madera mas utilizada hoy en día debido a su precio, calidad y dureza. Su color oscila entre el amarillo y el blanquecino roble.
Teca: es una madera fácil de trabajar, de fibra sólida y densa. No es corrosiva y resiste termitas y hongos. Su color es pardo.

TIPOS DE MADERA GUATEMALTECA

Pinabete Abies guatemalesis: es una especie propia de Guatemala ya que no excité en otra parte del mundo.
Santa María calophyllum brasiliense: este es un árbol de áreas selváticas
Cedro Decrela Oderata: se caracteriza porque el tronco es recto y eso hace que sus ramas crezcan mas arriba de la mitad del árbol.
Ceiba Petandra: el diámetro del tronco puede llegar a medir tres y casi todo el árbol tiene espinas.
Caoba Swietenia : árbol romanas muy gruesas y con una profunda corteza externa
Rosul: uno de los arboles mas lujosos de Guatemala, por que su madera se utiliza para la fabricación de instrumentos musicales.
Conacaste: es de los arboles mas altos y mas anchos de Guatemala.
Pino de Peten: es un pino originario del área de México y Centro América
Melina: tiene una madera muy fuerte la cual sirve para soportar mucho peso y este crece rápido.