Productos básicos estructurales

Materiales Acero - 1 Materiales de construcción: acero Productos básicos estructurales 1

PRODUCTOS BÁSICOS ESTRUCTURALES Materiales Acero - 3 Armaduras pasivas Chapa y perfiles Armaduras activas (para pretensado) PRODUCTOS BÁSICOS ESTRUCTURALES Materiales Acero - 4 Se llama armaduras resistentes en hormigón armado y armaduras pasivas en pretensado: a las normales (las no pretensadas) 2

PRODUCTOS BÁSICOS ESTRUCTURALES Se llama armaduras activas : a las de pretensado Materiales Acero - 5 Productos no estructurales 3

PRODUCTOS NO ESTRUCTURALES Materiales Acero - 7 Se verán en cada capítulo en que tengan uso (fachadas, cubiertas, fontanería, calefacción y aire acondicionado, protección contra incendios) Normativa 4

NORMATIVA Materiales Acero - 9 Normativa de estructura metálica: NBE-EA: de obligado cumplimiento en España para estructuras metálicas, si bien técnicamente algo atrasada con respecto al Eurocódigo. Eurocódigo 3: normativa europea, no obligatoria por ahora (si bien puede ser usada ya), sino para futura convergencia; más moderna y de mayor rigor técnico, pero más compleja. NORMATIVA Materiales Acero - 10 Acero para armado y pretensado: normativa EHE: española de hormigón estructural; obligado cumplimiento; muy avanzada; cercana al Eurocódigo. EFHE: análoga a EHE, para forjados de hormigón unidireccionales con elementos prefabricados. Eurocódigo 2: análoga a Eurocódigo 3, pero para hormigón estructural. 5

Principales propiedades Materiales Acero - 12 PRINCIPALES PROPIEDADES Densidad muy alta: 8 t/m3 Resistencia: Muy alta, tanto a tracción como a compresión (y, por tanto, en las demás facetas: flexión,...) Aceros dulces: de 3.500 a 6.100 kg/cm2 (350 a 610 Mpa) Cables hasta 25.000 kg/cm2 (a tracción; véase en hormigón) Tiene el ratio resistencia / peso más alto de los materiales estructurales normales (acero, madera, hormigón) 6

Materiales Acero - 13 PRINCIPALES PROPIEDADES Diagrama tensión-deformación para estructura metálica (simplificado) Materiales Acero - 14 PRINCIPALES PROPIEDADES Diagrama tensión-deformación para armaduras resistentes y pasivas (simplificado): de aceros ordinarios (tracción y compresión) (Jiménez Montoya et al) 7

Materiales Acero - 15 PRINCIPALES PROPIEDADES Diagrama tensión-deformación para armaduras resistentes y pasivas (simplificado): de aceros de alta resistencia (tracción y compresión) (Jiménez Montoya et al) Materiales Acero - 16 PRINCIPALES PROPIEDADES Diagrama tensión-deformación para armaduras activas (simplificado) (tracción) Límite elástico: de 0,88 a 0,9 de su resistencia a tracción E=2 10 6 kp/cm2 (±) 8

Materiales Acero - 17 PRINCIPALES PROPIEDADES Corrosión: problema (el acero inoxidable no se usa en construcción, debido al coste) Comportamiento ante el fuego; problema: Por encima de los 400ºC: Aumentan mucho las deformaciones que sufre a causa de las tensiones estructurales. Y, sobre todo, empieza a PERDER RESISTENCIA muy aceleradamente. En un incendio se alcanzan rápido los 400ºC, y también mucho más. Materiales Acero - 18 PRINCIPALES PROPIEDADES Comportamiento ante el fuego (sigue) Además, su conductividad térmica (muy elevada: 45 Kcal/m 2 h ºC) propaga la temperatura al resto de la estructura de manera muy rápida. Con todo ello, basta un incendio menor (600ºC) para que pierda la mitad de su resistencia y se produzcan deformaciones permanentes tan grandes que inutilizan la estructura (se produzca el colapso o no). 9

Chapa y perfiles normalizados (estructura metálica) CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS Materiales Acero - 20 Se usan para estructura metálica, bien utilizando directamente perfiles normalizados, bien diseñando perfiles que se construirán mediante piezas de chapa cortadas a medida y soldadas (vigas y soportes armados) En estructura metálica, dada la alta densidad del material, hay que utilizar secciones muy eficientes (momento de inercia muy alto en comparación con el área de la sección): T, U, doble T, tubulares. Como cualquier otro componente constructivo, hay que prefabricarla en elementos de tamaño limitado por el transporte 10

CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS Materiales Acero - 21 El ensamblaje en obra de piezas prefabricadas en obra implica la necesidad de que todo encaje como en un mecano, y tanto más si la estructura es atornillada. La fabricación del perfil y la prefabricación de la estructura se hacen en un entorno de mayor calidad que otras estructuras (por ejemplo, las de hormigón armado ejecutado in situ). Por todo lo dicho con anterioridad, en general, la estructura metálica permite grandes cargas, grandes luces (estructuras esbeltas), gran ligereza, y muchas alturas. CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: PERFILES Laminados en caliente (uso habitual) Materiales Acero - 22 Conformados en frío (menor uso) 11

CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: PERFILES Materiales Acero - 23 Laminados en caliente: Perfiles estándar lineales y también curvos. Grandes cargas Grandes luces Muchas alturas Conformados en frío: Más ligeros Fabricación menos compleja Elementos estructurales secundarios: por ejemplo, de estructuras de cubierta (correas), o de fachada (montantes para muros cortina) CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: CHAPA Chapa (laminada en caliente): Para vigas y soportes armados Mismas aplicaciones que los perfiles normalizados (grandes cargas, grandes luces, muchas alturas), pero sólo cuando los perfiles normalizados no solucionan el problema (cargas o luces más allá de lo que permiten los perfiles normalizados). (Argüelles) 12

CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: CORROSIÓN Materiales Acero - 25 Protección frente a la corrosión: Con pinturas especiales (de compuestos de zinc) Formando una capa o capas anteriores a las de la pintura cuyo color se desea O que traen ya un color adecuado, y se utilizan como única pintura a aplicar Siempre se realiza un chorreado o granallado previo al pintado... Materiales Acero - 26 CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: CORROSIÓN Protección frente a la corrosión:... Mediante zincado o galvanizado en caliente: de poco uso en estructura metálica (mayor uso en productos no estructurales); el problema es que no es estéticamente agradable y, por otro lado, no debe pintarse o debe pintarse con pinturas especiales (de lo contrario, la pintura se cae en poco tiempo). 13

CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: FUEGO Materiales Acero - 27 Protección frente al fuego: Con pinturas ignífugas. Ventaja: la estructura queda vista Problema: el tiempo de protección es reducido; no se puede usar cuando la carga de fuego es importante... CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: FUEGO Materiales Acero - 28 Protección frente al fuego:... Con morteros especiales proyectados Ventaja: la protección aumenta Problema: la estética es deplorable Con albañilería (fábrica de ladrillo, o albañilería seca con placas o paneles ignífugos) Ventaja: la protección aumenta mucho Problemas: la estética mejora, pero no suele ser mejor que con la estructura vista, y el precio se dispara, haciendo esta solución absurda casi siempre... 14

CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: FUEGO Materiales Acero - 29 Protección frente al fuego:... Dejando la estructura por el exterior del edificio Y disponiendo un cerramiento adecuado (!) Fábrica Glaxo, Aranda de Duero... CHAPA Y PERFILES NORMALIZADOS: OTROS Materiales Acero - 30 Otras particularidades con respecto al acero para estructura metálica quedan reflejadas más adelante en el capítulo de estructuras 15

Acero para armado (armaduras resistentes en hormigón armado y armaduras pasivas en hormigón pretensado) ARMADURAS RESISTENTES Y PASIVAS Materiales Acero - 32 Otras particularidades con respecto a estas armaduras quedan reflejadas más adelante en este capítulo, en el subcapítulo de hormigón armado, y en el capítulo de estructuras 16

Acero para pretensado (armaduras activas; hormigón pretensado) ARMADURAS ACTIVAS: tendones listos para su uso (Castelo) 17

ARMADURAS ACTIVAS: tendones listos para su uso (Castelo) ARMADURAS ACTIVAS Materiales Acero - 36 Temperatura; peor que el acero normal frente al calor / fuego: hay que protegerlas. Corrosión: más sensibles a la corrosión que los otros productos básicos de acero ya vistos. La protección a ambos fenómenos se realiza al quedar estas armaduras dentro del hormigón. 18

ARMADURAS ACTIVAS Materiales Acero - 37 Relajación isotérmica de armaduras (r) Es la pérdida de tensión de estas armaduras, a lo largo del tiempo, a una temperatura constante, en elementos de longitud constante sometidos a carga de tracción. ARMADURAS ACTIVAS Materiales Acero - 38 Relajación isotérmica de armaduras (r) Hay armaduras de relajación normal, baja y muy baja; se emplean normalmente las dos últimas. Magnitud de la relajación a lo largo del tiempo (aprox.): r en % a las 1.000 h (40d) r en % a las 3.000 h (125d) r en % a muy largo plazo acero muy baja r 2 a 2,5% 2,5 a 3% 4 a 6% acero baja r 4 a 5% 5 a 6% 8 a 12% acero r normal 8 a 10 10 a 12% 16 a 24% 19

ARMADURAS ACTIVAS Materiales Acero - 39 Otras particularidades con respecto a estas armaduras quedan reflejadas más adelante en este capítulo, en el subcapítulo de hormigón armado, y en el capítulo de estructuras Acero para sistemas constructivos no estructurales 20

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS NO ESTRUCTURALES Materiales Acero - 41 Protección frente a la corrosión: Acero galvanizado (ya visto) Acero corten: aleación con níquel, cromo, cobre y fósforo que, tras un proceso largo de sucesivos ciclos de humectación y secado toma una pátina de óxido estéticamente agradable y que no se desprende en escamas, como el óxido del acero normal; todo ello sin perder resistencia ni soldabilidad. De uso en fachadas, pero no en estructuras.... Materiales Acero - 42 Acero corten perforado en fachada local de ocio en Curno, Italia. 21

Materiales Acero - 43 SISTEMAS CONSTRUCTIVOS NO ESTRUCTURALES Protección frente a la corrosión: Acero inoxidable: sólo se ha usado en construcción (chapas y paneles de fachada, y perfilería ligera, pero no en estructuras) de manera excepcional, por su precio elevado. 22