1. 22/03/2013
SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson
Arquitecta Universidad Nacional
Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK
Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK
SUPERESTRUCTURA:
METALES
SUELOS
METALES
Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
FO RMA DE PRESEN TACION EN O BRA
CONTENIDO
Amorfo
Pequeños elementos
Generalidades
Características físicas del material
Métodos de producción
Piezas de acero
Protección
Semi-producto
Componentes
Varillas redondas, perfiles laminados en
Elemento prefabricado, Mobiliario
caliente(en forma de I, C o L) , perfiles doblados Interior, Mobiliario urbano tanques,
en frío, Láminas cold rolled, láminas hot rolled, herrajes, accesorios tubería, bombas,
lámina alfajor, tubos
Aparatos iluminación
Acero
Láminas, Tubos
Láminas, Tubos, Cables trenzados
Elemento prefabricado, mobiliario
interior, Mobiliario urbano, herrajes,
tanques, griferías, accesorios tubería,
Carpintería, Aparatos iluminación,
Aparatos sanitarios
Acero galvanizado
Láminas, Tubos, Tejas onduladas/grecadas,
Láminas grecadas (Steel deck), Cables trenzados
Accesorios tubería, Accesorios eléctricos,
Carpintería, Mobiliario interior,
Mobiliario exterior, Aparatos iluminación
Aluminio
Metales
Acero corten
Acero Inoxidable
Perfiles extruidos, láminas, tejas
onduladas/grecadas
Mobiliario Interior, Mobiliario Urbano,
griferías, herrajes, cerraduras, bombas,
Carpintería, Aparatos iluminación,
Elemento prefabricado
Cobre
Bronce
Titanio
Posibles aplicaciones
Láminas, Tubos
Láminas, Tubos
Tejas pequeño formato
Conformación en seco
Conformación en húmedo
Moldeo
Tendido
Cortar
Fijar - mecánico (fijación)
Fijar - Químico (pegante)
accesorios tubería, Elemento
prefabricado
accesorios tubería, Elemento
prefabricado
Láminas
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - mecánico (fijación)
Fijar - Químico (pegante)
Fijar - Térmico (Termofusión)
Fijar - Electro/químico
(Soldadura)
Fijar - Electro/químico (Soldadura)
Figurar mecánicamente
Figurar térmicamente
TECNICAS DE CONSTRUC CION
METALES
METALES
Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson
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Usos Históricos
Usos Históricos
World's first cast iron bridge, River Severn, Coalbrookdale, Abraham Darbay, 1779
Los metales han sido manipulados por el hombre desde hace siglos debido a su resistencia y
versatilidad para ser moldeado en diferentes formas y objetos.
METALES
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El rol de los metales en arquitectura toma gran importancia durante el siglo XVIII cuando el
hierro se logro procesar a bajo costo para la manufactura de elementos estructurales …
METALES
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Usos Históricos
Usos Históricos
33m high, 564m long
Crystal Palace, Hyde park, London, 1851 by Joseph Paxton
El Palacio de Cristal se construyo como un icono tecnológico de la revolución industrial. La
combinación de hierro fundido y forjado se presento como un material novedoso con
excelentes capacidades estructurales.
METALES
New York City's SoHo Cast Iron Historic District, 1870s
Delgadas columnas de hierro fundido empezaron a reemplazar elementos estructurales pesados
de mamposteria. Esto dio lugar a la aparicion de grandes ventanas y fluidez espacial.
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Usos Históricos
Usos Históricos
Bessemer converter
Forth Railway Bridge, Benjamin Baker, 1890
Bessemer process/1858
En 1858 Henry Bessemer patentó un proceso de refinación y reducción de hierro para producir
acero en cantidades industriales a bajo costo…
METALES
La primera gran estructura en acero for el Forth Railway Bridge en Gran Bretaña.
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Usos Históricos
Usos Históricos
The Statue of Liberty, by Gustave Eiffel, New York, 1886
Eiffel Tower by Gustave Eiffel, Paris, 1889
Construcciones como la torre Eiffel en Paris y la Estatua de la Libertad en NY ejemplifican la
nueva era industrial del la segunda mitad del siglo XIX.
METALES
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Lunch break on a steel beam, Rockefeller Center, New York, 1932
La producción industrial de acero hizo posible la construcción de grandes edificios en tiempos
relativamente cortos …
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Usos Históricos
Que es el acero?
The Seagram Building, New York, by Mies van der
Rohe, 1957
El acero jugo un papel muy importante en el desarrollo de la arquitectura moderna y
contemporánea del siglo XX.
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Propiedades:
El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono (0.2% -2.14%
dependiendo del grado). Materiales como el acero inoxidable contienen además Cromo y
Níquel para mejorar la resistencia a la corrosión y aumentar la capacidad portante…
METALES
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Propiedades:
MECANICAS
MECANICAS
Buena relación resistencia/peso
Gran resistencia por volumen.
Alta rigidez.
Trabaja bien a compresión y a tensión.
El acero es uno de los materiales constructivos mas resistentes y económicos en arquitectura
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Propiedades:
Propiedades:
MECANICAS
off-line machine to punch, slit and form sections of cold-rolled steel
Windsor Tower Fire, Madrid, 2005
El acero trabaja adecuadamente en el rango plástico (en frio o en caliente ). Esta cualidad
facilita su manejo (plegado, enrollado y doblado) evitando ruptura .
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METALES
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MECANICAS
Machine to cast steel
El acero es un material con un buen coeficiente elástico (deformación temporal bajo cargas)…
El acero tiene poca resistencia al fuego, se expande perdiendo su rigidez y capacidad portante
colapsando rápida y muchas veces inesperadamente.
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Propiedades:
Propiedades:
MECANICAS
MECANICAS
Comparative strength loss of wood vs steel
Métodos de protección contra el fuego
STRENGTH (%)
Recubrimiento de concreto
Paneles de yeso cemento
suspendidos
Recubrimiento yeso cemento
Recubrimiento
de concreto
TIME (minutes)
Las temperaturas promedio durante un incendio alcanzan entre 700º-900ºC. El acero se debilita
dramáticamente bajo 230ºC, reteniendo solo el 10% resistencia inicial cuando llega a los 750ºC.
METALES
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Propiedades:
Recubrimiento
con paneles de
yeso cemento
Espumas en
spray
Espumas en spray
El acero estructural requiere protección externa para minimizar la absorción de calor durante
un incendio.
METALES
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Propiedades:
TERMALES
QUIMICAS
Thermal bridge caused by steel beam
El acero tiene una alta conductividad termal. Por esto es susceptible a puentes térmicos (coldbridging) a menos que sea apropiadamente aislado….
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Propiedades:
La corrosión es un proceso electro-químico que transforma el acero en hidróxido de hierro
(oxido). El acero se corroe en contacto con la humedad, ácidos, sales, aceites y otros químicos.
METALES
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Propiedades:
MECANICAS
AMBIENTALES
Pros
•El acero es un material fácil de reciclar.
•Relativamente poco desperdicio en su
producción.
recubrimientos
Galvanización (zinc)
Pintura en spray
Protección catódica
Cons
•Gran cantidad de energía es utilizada
durante su producción .
•El acero inoxidable no es magnético lo
que hace mas difícil su selección para
reciclaje.
•Es un material no renovable.
•Buen conductor térmico propenso a
cold-bridging .
acero inoxidable
El acero necesita ser protegido para reducir la corrosión. Algunos tratamientos disminuyen el
dano o lo hacen menos visibles; otros mejoraran su resistencia contra el oxido.
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Pile of steel scrap to be recycled
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Método de Producción
ALTO HORNO
Método de Producción
HORNO ELECTRICO
http://www.youtube.com/watch?v=8x1Hf_U-1fo&playnext_from=PL&feature=PlayList&p=4DEC3104AF2F4B72&playnext=1&index=1
METALES
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METALES
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Método de Producción
Método de Producción:
FORJADO
LAMINADO
ACERO LAMINADO
FORMACIÓN: Los métodos para dar forma al acero en caliente, son tres:
LAMINADO
http://www.youtube.com/watch?v=2Aip_Jg_BC8&feature=related
EXTRUSIÓN
Molde superior
Acero Caliente
Molde Inferior
Gravado
Pieza Forjada
METALES
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METALES
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Método de Producción:
Método de Producción:
EXTRUSIÓN
EXTRUSIÓN
http://www.youtube.com/watch?v=067u69Q2quc&feature=related
Perfiles huecos
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METALES
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Método de Producción:
Método de Producción:
TREFILACIÓN
Perfil Sigma
Perfil Z
TREFILACIÓN
Perfil C
alambre de amarre o alambre negro
recocido
http://www.youtube.com/watch?v=2qNXlDtewE8
Otros perfiles
La Trefilación es un proceso de deformación en frio que permite reducir el diámetro sin
generación de virutas
Cold rolled or pressed steel sections are normally used for secondary structures…
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Método de Producción:
Método de Producción:
TREFILACIÓN
Corte con Plasma
CORTADO/PERFORADO
Plasma oxiacetilénico
taladrado
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Método de Producción:
Corte con sierra
perforado
METALES
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SOLDADURA/REVESTIMIENTO/PRUEBAS
Método de Producción:
PIEZAS COMPUESTAS
soldadura
Pruebas no destructivas
Revestimiento Shot blast
Punching
revestimiento
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Método de Producción:
PRODUCTOS COMPUESTOS
Consideraciones de Diseño
Ventajas:
• Alta resistencia y rigidez.
•Fácil de reciclar.
•Poco desperdicio.
•Flexibilidad de diseño (modular, fácil de dar
forma and unir).
•Rapidez en la construcción.
•durabilidad.
•Relativo bajo costo.
Steel deck
Two-way steel deck
Paneles compuestos
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Consideraciones de Diseño
Desventajas:
•Necesita protección contra el fuego y la corrosión.
•Necesita protección contra el puente térmico y la
transmisión de sonido.
•Alta densidad.
•No renovable.
•Su proceso consume gran cantidad de energía.
Steel is over 400 times more conductive of heat than wood...
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