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Estructuras Metálicas Tecnología Hoy

ESTRUCTURAS METÁLICAS

Tema N° 1 EL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

Reseña histórica. Los primeros constructores dependían de los materiales que les ofrecía la naturaleza, madera
piedra, ladrillo. Aunque el hierro ha sido utilizado por el hombre al menos desde la construcción de las pirámides de
Egipto, su uso como material estructural estaba limitado por las dificultades de fundición en grandes cantidades.

Acero como material estructural. Con la revolución industrial llegó a su vez la necesidad de utilizar el hierro
como material estructural, este material abre un mundo totalmente nuevo al ingeniero estructurista.

Evolución de la fabricación, construcción y desarrollo de la Ingeniería como ciencia. A partir de la invención del
acero como material estructural y la invención de la locomotora para el trasporte de pasajeros y carga, demanda la
construcción de puente para salvar los ríos y las depresiones, la construcción de edificaciones en altura o rascacielos
se hace posible gracias al acero.

Siglo XVIII. A mediados de este siglo Jhon Sniestón fue el que uso el hierro fundido como material estructural.
1779. Abraham Darby fue el primer ingeniero que construyó un puente de arcos semicirculares con hierro fundido,
el Puente Coalbrookdale de 30m de longitud, Inglaterra. El hierro colado o fundido tiene el inconveniente de fallar
por fractura frágil en tensión.
1819. Se fabrican los primeros ángulos laminados en EUA.
1824. El Ingles Joseph Aspin, patentó el cemento Pórtland.
1850. Joseph Lambot utilizó por primera vez el hormigón armado

1850. Se desarrolla el hierro maleable o forjado en placas que podían doblarse y unirse con remaches, lo que
posibilitó la construcción de la locomotora que a su vez demandó la necesidad de construir puentes con grandes
luces. El puente Britannia en Inglaterra, esta construido con vigas cajón de 140 m de luz en los tramos centrales.

1856. Acero. La invención del acero en el convertidor Bessemer y el subsiguiente desarrollo del proceso Martín-
Siemens de fabricación del acero, hicieron posible la producción del acero a un precio competitivo y su utilización en
estructuras. El método común de producción de acero comienza con el alto horno y sigue con el horno eléctrico o de
fogón abierto. En el alto horno el mineral de hierro magnetíta ó hematíta, el carbón coque y la piedra caliza,
alimentan la chimenea del alto horno en cargas sucesivas, la temperatura aumenta hasta un máximo de 1650°C. La
mayoría de los materiales que no sean el hierro se eliminan como gases o se combinan para formar la escoria, este
subproducto se utiliza en las fábricas de cemento o como balasto para vías férreas.

El hierro fundido se extrae del fondo del alto horno en cucharas y se puede transportar directamente a las
laminadoras o se vacían en moldes llamados lingotes. Los lingotes contienen Si, S, P, y Mn y de 3.50 a 4.25% de
carbón, este porcentaje de carbón lo hace quebradizo y no apto para utilizarlo como elemento atracción, en
consecuencia debe reducirse este contenido.

El hierro maleable se lo manufactura a partir de los lingotes de hierro en el horno de pudelar, el hierro se funde y se
agrega escoria preparada, una parte del C, Si, S, P, Mn, se elimina con la escoria. El resultado es un material de
hierro relativamente puro, el acero, que puede desarrollar alta resistencia a la tracción.

Este material de múltiples propiedades como: Gran resistencia, elasticidad, ductilidad, duración, ha marcado el inicio
de la construcción de grandes estructuras.

Paralelo al desarrollo del acero como material estructural, se presentaron progresos en las técnicas de ensayo de
materiales y el análisis estructural, permitiendo que el diseño estructural de un arte a una ciencia aplicada.
1660. Hooke demostró que las cargas y las deformaciones son proporcionales.

1705. Bernoulli introdujo el concepto de que la resistencia de una viga en flexión es proporcional a la curvatura que
provoca en la viga.

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