metales 1 - Facultad de Arquitectura

UNIVERSIDAD
DE LA REPUBLICA
ORIENTAL DEL URUGUAY
Facultad de Arquitectura
OCTUBRE 2005
Materiales
Materiales
de
de construcción
construcción
M
M EE TT A
A LL EE SS
1
2
3
4
METALES ß para à CONSTRUCCION
ALEACIONES
• METALES FERROSOS
> Acero (diversos tipos)
> Acero Inoxidable
• METALES NO FERROSOS
> Aluminio
> Cobre
> Plomo
> Bronce
ü FERROSOS
EL ACERO
5
PROPIEDADES
• Buena conductibilidad térmica y electrica
• Buena tenacidad y maleabilidad
• Brillo “metálico”
• Opacidad a la luz aun en pequeños espesores
• Sensibilidad a la corrosión por la exposición
a la atmósfera, el suelo, el agua o
agentes quimicos
6
ESTRUCTURA INTERNA
ü ESTRUCTURA CRISTALINA ESTABLE EN
ESTADO SOLIDO
Organización interna ordenada según
formas geometricas bien definidas
üENLACE “METÁLICO”
ü ELECTRONES LIBRES EN LAS ORBITAS
PERIFERICAS
ESTRUCTURA CRISTALINA
PUNTOS DE NUCLEAMIENTO
La estructura cristalina de los
metales es polifasica
Cada fase se compone de un grano
La diferencia entra fases esa dada
por la dirección de crecimiento de
los cristales
Esta estructura permite que se
pueda producir deformaciones
plastica constituyendo la
caracteristica de ductilidad de los
metales
GRANOS
7
ELECTROPOTENCIAL Y CORROSION
(+)
Oro
Plata
Cobre
Plomo
Estaño
Hierro
Zinc
Aluminio
Magnesio
(-)
8
ELECTROPOTENCIAL Y CORROSION
_
+
MEDIO TRASMISOR
CORROSION DEL ACERO
ZINC o ALUMINIO
ACERO
ACERO
Es una aleación Hierro < -> Carbono < 2%
DUREZA
DUCTILIDAD
RESISTENCIA
MECANICA
%C
9
TENSION
FUERZA APLICADA POR UNIDAD DE
SUPERFICIE EN EL CASO DE UNA BARRA DE
ACERO SU SECCION
> Mpa / cm2 ---
Kg / cm2 <
DEFORMACION
CUANTO SE DEFORMO COMPARADO CON LA
SITUACION INICIAL
>
%<
∆l
l
σ
α
%
HOOKE La deformacion es proporcional a la tensión
10
ACERO COMUN
4000
fs
3500
3000
fy
TENSIONES (kp/cm2)
tension ultima
rotura fisica
D
C
2500
P
2000
1500
CURVA TENSION DEFORMACION DE
UN REDONDO DE ACERO ORDINARIO
limite elastico 2400 kp/cm2
1000
500
O
0
0.02
2
0.04
4
0.06
6
0.08
8
0.10
10
0.12
12
0.14 0.16
14
16
0.18
18
0.20 0.22 0.24
20 22 24
p.u.l.
%
ALARGAMIENTOS
ACERO DE DUREZA NATURAL
7000
7000
6500
6500
fsfs
6000
6000
5500
5500
5000
5000
TENSIONES(kp/cm2)
(kp/cm2)
TENSIONES
tension
tensionultima
ultima
rotura
roturafisica
fisica
fyfy
4500
4500
4000
4000
3500
3500
3000
3000
CURVA
CURVATENSION
TENSIONDEFORMACION
DEFORMACIONDE
DE
BARRAS
BARRASCORRUGADAS
CORRUGADASDE
DEACERO
ACERO
DE
DEDUREZA
DUREZANATURAL
NATURAL
2500
2500
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
OO
00
22
44
66
88
10
10
12
12
14
14
16
16
18
18
20
20 %%
ALARGAMIENTOS
ALARGAMIENTOS
ACERO ESTIRADO EN FRIO
TENSIONES(kp/cm2)
(kp/cm2)
TENSIONES
6000
6000
5500
5500
fsfs
5000
5000
4500
4500
tension
ultima
tension
ultima
rotura
roturafisica
fisica
fyfy
4000
4000
3500
3500
3000
3000
2500
2500
CURVA
DE
CURVATENSION
TENSIONDEFORMACION
DEFORMACION
DE
BARRAS
BARRASCORRUGADAS
CORRUGADASDE
DEACERO
ACERO
DE
DE
ACERO
ACEROESTIRADO
ESTIRADOEN
ENFRIO
FRIO
2000
2000
1500
1500
1000
1000
500
500
00
0.02
20.02
2
0.04
40.04
4
0.06
60.06
6
0.08
80.08
8
0.10
0.10
10
10
0.12
0.12
12
12
0.14
0.14
14
14
0.16
0.16 p.u.l.
p.u.l.
16
16 %%
ALARGAMIENTOS
ALARGAMIENTOS
11
PROCESOS
PROCESOS DE
DE PRODUCCION
PRODUCCION
22
LAMINADO
11
33
22
2
1
3
1
2
3
4
ESTIRADO EN FRIO
3
2
4
3
2
PROCESOS
PROCESOS DE
DE PRODUCCION
PRODUCCION
EXTRUSION
2
2
4
5
1
5
3
1
a
4
3
a
FORJADO
12
PRODUCTOS
PRODUCTOS
• BARRAS REDONDAS
CONFORMADAS
TORSIONADAS
A
e
PERFILES LAMINADOS L
13
PRODUCTOS
PRODUCTOS
• PERFILES
ß LAMINADOS
CONFORMADOS ^
14
PRODUCTOS
PRODUCTOS
• CHAPAS
• ALAMBRES
• MALLAS ELECTROSOLDADAS
• FIBRAS DE ACERO
• ALAMBRES DE ALTA RESISTENCIA
PARA POSTENSADO
METALES
SISTEMAS
DE
UNION
15
SOLUCIONES DE UNION
ü Posibilidades tecnicas del material
ü Capacidad de trasmision de cargas de la
solucion
ü Forma de los elementos que se unen
ü Aspecto final en funcion de la propuesta
arquitectonica
SOLUCIONES DE UNION
ü POR SOLDADURA
ü POR UNIONES MECANICAS
-> Bulones y tuercas
-> Remaches y Pernos
SOLUCIONES DE UNION
SISTEMAS
ü Soldadura de resistencia
Por presión y pasaje de corriente eléctrica
ü Soldadura oxi acetilénica / autógena
Por fusión: Efecto de una llama de gas
ü Soldadura eléctrica
Efecto de un arco eléctrico
16
17
SOLUCIONES DE UNION
SOLDADURA AUTOGENA
Union de las dos partes obteniendo
la ligazón interátomos
Se obtiene por contacto, presion ,
calentamiento, agregado de otro metal
fundido.
La junta es tan fuerte como lo que se suelda o
mas.
Las temperaturas se soldado son de 1.000 a
1.500 Cº
SOLUCIONES DE UNION
SOLDADURA AUTOGENA
ü Importa considerar el efecto de ese
calentamiento sobre las partes que se
sueldan.
ü Tiene efecto sobre resistencia y ductilidad
ü Hay que considerar al tipo de esfuerzo que
la soldadura va a quedar trabajando
UNION CON
OTROS
SISTEMAS
18
SOLUCIONES DE UNION
REMACHES
SOLUCIONES DE UNION
REMACHES
SOLUCIONES DE UNION
ROBLONES EN CALIENTE
1
2
19
LISTA DE VERIFICACION
ACERO ESTRUCTURAL
ü Resistencia mecánica especificada en
los cálculos estructurales
ü Forma de perfiles y dimensiones
ü Teniendo en cuenta el medio considerar los
sistemas de protección y los momentos del
proceso constructivo en que se deben aplicar.
ü Corrosión. condiciones de entrega en obra
ü Uniones que permitan expansión
ü Si se utiliza la soldadura ver tipos de soldadura
METALES
FERROSOS
NO--FERROSOS
NO
• ALUMINIO
• ACERO
• COBRE
• HIERRO FUNDIDO
• BRONCE
•ACERO INOXIDABLE • LATON
• PLOMO
HIERRO FUNDIDO
Tiene hasta un 4% de Carbono
Es resistente a la corrosion
Tiene baja resistencia a la traccion
Es de rotura fragil
Se coloca en moldes para darle forma
Se utiliza en construccion para tubos
sanitarios, tapas, piezas estructurales
20
ACERO INOXIDABLE
ALEACION FUNDAMENTALMENTE CON
CROMO > 10 %
DENOMINACION
201 - 202 - 301 - 302 - 304 - 316 - 430
302 / 304 Mala resistencia al agua salada
Buena resistencia a la acción de
los alimentos
316 Uso en área marinas – ind. quimica
LISTA DE VERIFICACION
ACERO INOXIDABLE
ü Elegir el tipo de aleación considerando uso
ü Compatibilidad con otros componentes
ü Tipos de acabado de la superficie
ü Si es necesario soldar verificar los tipos
adecuados
ü Mantenimiento recomendar los materiales de
limpieza y formas de corrección de daños
21
METALES
METALES
NO
NO
FERROSOS
FERROSOS
Metales No Ferrosos utilizados en
la Construcción
•ALUMINIO
•COBRE
•ESTAÑO
•ZINC
•PLOMO
•OTROS
ALEACIONES
•BRONCE
•LATON
RESISTENCIA A LA CORROSIÓN
ELECTROQUIMICA
ORO
PLATA
+
ALEACIONES COBRECOBRE- NIQUEL
BRONCES
COBRE
ACERO
ALEACIONES DE ALUMINIO
ZINC
-
22
DENSIDAD COMPARADA
11,35
PLOMO
2,70
ALUMINIO
8,94
COBRE
7,86
ACERO
0
2
4
6
8
10
12
kg / litro
RESISTENCIA A LA TRACCION
4.850
Duraluminio
3.000
Laton
Cobre
2.200
Aluminio
500
Acero
5.000
0
1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
kg / cm2
CONDUCTIVIDAD ELECTRICA
Fundicion
10
36
Aluminio
Cobre
58
Laton
16
Bronce
8
0
20
40
60
23
ALUMINIO
ALUMINIO
Metal de color gris claro.
Se caracteriza por
• su ligereza
Densidad aproximada 2.700 kg
kg/m3
/m3
• resistencia a la corrosión atmosférica.
En masa no lo ataca el oxigeno al
recubrirse de una capa delgada de óxido
que lo protege
Bajo punto de fusion 660 ºC
ALUMINIO
ALUMINIO
• Es dúctil, maleable
• Excelente conductor de la electricidad
(64% de la del cobre)y del calor
• Resistencia mecánica a la tracción de 850
a 4.000 kg
kg/cm2
/cm2 según las aleaciones
• Lo atacan el hormigón fresco y los
morteros
• Se utiliza basicamente aleaciones con
otros metales para obtener mejor resistencia
mecánica, resistencia a la corrosión. Se
utilizan el cobre, sílice, magnesio, cinc,
manganeso.
DILATACIÓN POR VARIACIONES TÉRMICAS
Una chapa de 10 metros con una
variación de 100 Cº se modifica según
los diferente metales de la siguiente
forma:
Aluminio
24
29
Zinc
12
Acero galvanizado
mm
Cobre
17
0
5
10
15
20
25
30
24
CARACTERISTICAS BASICAS DE
ELECCION DEL ALUMINIO
⇒ALEACION
⇒TEMPLE
⇒TERMINACION SUPERFICIAL
TEMPLE
El temple es un estado que se obtiene
en el metal por trabajarlo mediante
tratamientos termicos o en frio dando
como resultado determinadas
propiedades mecánicas.
Consisten en estiramiento y
calentamiento/enfriamiento controlados
ALEACIONES
COBRE
4 al 8 %
MAGNESIO
Mejora la resistencia
10 % Muy liviano. Mejora
resistencia
COBRE
Es el Duraluminio
MAGNESIO
Aumenta la resistencia
MANGANESO
mecánica y a la corrosión
ZINC
Aumenta dureza y resistencia
mecánica
< 15%
25
TEMINACION SUPERFICIAL
⇒NATURAL
⇒ACABADOS MECANICOS
⇒ANODIZADO
CAPA DE ANODIZADO
ESPESORES DE ANODIZADO
26
SALIDA DE EXTRUSORA
TRATAMIENTO
27
EL ALUMINO EN LA
CONSTRUCCION
PERFILES POR
EXTRUSION
28
PERFILES
PARA
VENTANAS
CHAPAS
29
LAMINAS
COBRE
Alta conductibidad electrica
Formacion de patina protectora
USOS EN LA CONSTRUCCION
•Tubos
•Cables para electricidad
•Chapas para techados y
terminaciones
•Componente de aleaciones
CHAPAS EN TECHOS
30
CAÑOS
ACCESORIOS
ALEACIONES
BRONCE à COBRE + ESTAÑ
ESTAÑO
90%
10%
LATON à COBRE + ZINC
95%
5%
55%
45%
BRONCE
Resistente a la corrosion
Se puede trabajar por forja y
moldeo
Se hacen aleaciones con otros
metales que le potencian
diferentes propiedades
Variedad de colores según las
proporciones de la aleacion
USOS: estatuario, tubos, chapas,
perfiles, molduras, fitting sanitario
31
LATON
Resistencia relativamente alta y
punto de fusion bajo
Se clasifican según su color
alfa ß à beta
+ rojo ß à + amarillo
- Zn ß à Zn 35 %al 45 %
mas ductil ß à mas duro
Que tiene que ver con las
proporciones de la aleacion
COBRE – ZINC
HERRAJES PARA ABERTURAS
32
33
chau
hasta el jueves
34