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Silabo de Materiales y Servicios Constructivos I Carrera Profesional: Diseño de Interiores

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ESCUELA DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA PÚBLICA DE GESTIÓN PRIVADA

SENCICO – TRUJILLO

PROGRAMA DE

DISEÑO DE INTERIORES

SILABO

Asignatura:

MATERIALES Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS I

“CLASE TRES”

“EL FIERRO Y LA MADERA ESTRUCTURAL”

Docente:

ARQ° Mg. MANUEL GERMAN LIZARZABURU AGUINAGA

TRUJILLO, AGOSTO DE 2013


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EL FIERRO

El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8 de la tabla

periódica de los elementos. Su símbolo es Fe. Este metal de transición es el cuarto elemento

más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el

aluminio es más abundante. Igualmente es uno de los elementos más importantes del

Universo, y el núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al

moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un periodo de la

Historia recibe el nombre de "Edad de Hierro".

I. Características principales

Es un metal maleable, tenaz, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es

ferromagnético a temperatura ambiente.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos

óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos

se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de afino para eliminar las

impurezas presentes.

Fundamentalmente se emplea en la producción de aceros, consistentes en aleaciones de

hierro con otros elementos, tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas

propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene

menos de un 2% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición.

Es el elemento más pesado que se produce exotérmicamente por fusión, y el más ligero

que se produce a través de una fisión, debido a que su núcleo tiene la más alta energía de

enlace por nucleón (energía necesaria para separar del núcleo un neutrón o un protón); por

lo tanto, el núcleo más estable es el del hierro-56.

II.- Aplicaciones

El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. Es

indispensable debido a su bajo precio y dureza, especialmente en automóviles, barcos y

componentes estructurales de edificios. El acero es la aleación de hierro más conocida,

siendo éste su uso más frecuente. Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de

propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya

llevado a cabo.

Los aceros son aleaciones de hierro y carbono, en concentraciones máximas de 2.2% en

peso Aproximadamente. El carbono es el elemento de aleación principal, pero los aceros

contienen otros elementos. Dependiendo de su contenido en carbono se clasifican en:


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Acero bajo en carbono. Menos del 0.25% de C en peso. Son blandos pero dúctiles.

Se utilizan en vehículos, tuberías, elementos estructurales, etcétera. También

existen los aceros de alta resistencia y baja aleación, que contienen otros elementos

aleados hasta un 10% en peso; tienen una mayor resistencia mecánica y pueden ser

trabajados fácilmente.

Acero medio en carbono. Entre un 0.25% y un 0.6% de C en peso. Para mejorar sus

propiedades son tratados térmicamente. Son más resistentes que los aceros bajos

en carbono, pero menos dúctiles; se emplean en piezas de ingeniería que requieren

una alta resistencia mecánica y al desgaste.

Acero alto en carbono. Entre un 0.60% y un 1.4% de C en peso. Son aún más

resistentes, pero también menos dúctiles. Se añaden otros elementos para que

formen carburos, por ejemplo, con wolframio se forma el carburo de wolframio, WC;

estos carburos son muy duros. Estos aceros se emplean principalmente en

herramientas.

Uno de los inconvenientes del hierro es que se oxida con facilidad. Hay una serie de aceros

a los que se les añaden otros elementos aleantes (principalmente cromo) para que sean

más resistentes a la corrosión, se llaman aceros inoxidables.

Cuando el contenido en carbono es superior a un 2.1% en peso, la aleación se denomina

fundición. Generalmente tienen entre un 3% y un 4.5% de C en peso. Hay distintos tipos de

fundiciones (gris, esferoidal, blanca y maleable); según el tipo se utilizan para distintas

aplicaciones: en motores, válvulas, engranajes, etcétera.

Por otra parte, los óxidos de hierro tienen variadas aplicaciones: en pinturas, obtención de

hierro, la magnetita (Fe3O4) y el óxido de hierro III en aplicaciones magnéticas, etcétera.

III.- Historia

Se tienen indicios de uso del hierro, cuatro milenios antes de Cristo, por parte de los

sumerios y egipcios. Entre dos y tres milenios antes de Cristo van apareciendo cada vez

más objetos de hierro (que se distingue del hierro procedente de meteoritos por la ausencia

de níquel) en Mesopotamia, Anatolia y Egipto. Sin embargo, su uso parece ser ceremonial,

siendo un metal muy caro, más que el oro. Algunas fuentes sugieren que tal vez se

obtuviera como subproducto de la obtención de cobre. Entre 1600 a. de C. y 1200 a. de C.,

va aumentando su uso en Oriente Medio, pero no sustituye al predominante uso del

bronce.

Entre los siglos XII a. de C. y X a. de C., se produce una rápida transición en Oriente Medio


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desde las armas de bronce a las de hierro. Esta rápida transición tal vez fuera debida a la

falta de estaño, antes que a una mejora en la tecnología en el trabajo del hierro. A este

periodo, que se produjo en diferentes fechas según el lugar, se denomina Edad de Hierro,

sustituyendo a la Edad de Bronce. En Grecia comenzó a emplearse en torno al año 1000 a.

de C., y no llegó a Europa occidental hasta el siglo VII a. de C. La sustitución del bronce

por el hierro fue paulatina, pues era difícil fabricar piezas de hierro: localizar el mineral,

luego fundirlo a temperaturas altas para finalmente forjarlo. En Europa Central, surgió en el

siglo IX a. de C. la cultura de Hallstatt. Junto con esta transición del bronce al hierro se

descubrió el proceso de carburización, consistente en añadir carbono al hierro.

El hierro colado tardó más en Europa, pues no se conseguía la temperatura suficiente.

Algunas de las primeras muestras de hierro colado se han encontrado en Suecia, en

Lapphyttan y Vinarhyttan, del 1150 d. de C. y 1350 d. de C.

En la Edad Media, y hasta finales del siglo XIX, muchos países europeos empleaban como

método siderúrgico la farga catalana. Se obtenía hierro y acero bajo en carbono empleando

carbón vegetal y el mineral de hierro. Este sistema estaba ya implantado en el siglo XV, y

se conseguían alcanzar hasta unos 1200ºC. Este procedimiento fue sustituido por el

empleado en los altos hornos.

En un principio se usaba carbón vegetal para la obtención de hierro como fuente de calor y

como agente reductor. En el siglo XVIII, en Inglaterra, comenzó a escasear y hacerse más

caro el carbón vegetal, y esto hizo que comenzara a utilizarse coque, un combustible fósil,

como alternativa. Fue utilizado por primera vez por Abraham Darby, a principios del siglo

XVIII, que construyó en Coalbrookdale un alto horno. Asimismo, el coque se empleó como

fuente de energía en la Revolución Industrial. En este periodo la demanda de hierro fue

cada vez mayor, por ejemplo para su aplicación en ferrocarriles.

El alto horno fue evolucionando a lo largo de los años. Henry Cort, en 1784, aplicó nuevas

técnicas que mejoraron la producción. En 1826 el alemán Friedrich Harkot construye un

alto horno sin mampostería para humos.

Hacia finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se comenzó a emplear ampliamente el

hierro como elemento estructural (en puentes, edificios, etcétera). Entre 1776 a 1779 se

construye el primer puente de fundición de hierro, construido por John Wilkinson y Abraham

Darby. En Inglaterra se emplea por primera vez en la construcción de edificios, por Mathew

Boulton y James Watt, a principios del siglo XIX. También son conocidas otras obras de

ese siglo, por ejemplo el "Palacio de Cristal" construido para la Exposición Universal de

1851 en Londres, del arquitecto Joseph Paxton, que tiene un armazón de hierro, o la Torre

Eiffel, en París, construida en 1889 para la Exposición Universal, en donde se utilizaron

miles de toneladas de hierro. Cuando se empieza a usar el hormigos y acero formando el


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hormigón armado, a mediados del siglo XIX, es que se inventa este sistema, se

desarrollaron varios tipos de patentes que realmente eran formas diferentes de usar el

hormigón reforzado con acero, peo en resumen el mismo sistema constructivo, William

Wilkinson, desarrollo una patente de encasetonado, pero nunca llegaron a constituirse un

sistema constructivo real. Joseph Monier en 1867 obtiene una patente para hacer

maseteros de hormigón, abriendo la puerta de este sistema y patentando por fin un sistema

estructural de hormigón armado que lo llevaría a otras patentes de H. A. como las de tubos

y tanques, paneles prefabricados para fachadas, Puentes carreteros y peatonales y Vigas;

No fue hasta el año 1875 que construye su puente de “cemento armado” en el castillo de

Chazlet con 13.80m de luz y 4.25m de ancho, abriendo así por fin la industria del acero

para la construcción.

IV.- Procesos de fabricación de acero

Para empezar, las materias primas son convertidas en acero fundido. El proceso a base de mineral de hierro utiliza un alto horno y el proceso con la chatarra férrea recurre a un horno de arco eléctrico. A continuación, el arrabio se solidifica mediante moldeo en una máquina de colada continua. Se obtiene así lo que se conoce como productos semiacabados, estos productos semiacabados se transforman, o "laminan" en productos Acabados. Posteriormente pueden ser recubiertas con un material protector Anticorrosión.


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V.- Procesos de acabados.

El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas, tubos, rieles

de ferrocarril o perfiles en H o en T. estas formas se obtienen en las instalaciones

siderúrgicas laminando con lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El

acabado del acero mejora también su calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar

su resistencia.

El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este

proceso, el lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de

termodifusión y a continuación se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos

colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaño deseados. La distancia

entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero.

VI.- Producto acabados de acero

A. Tubos

Los tubos más baratos se forman doblando una tira plana de acero caliente en forma

cilíndrica y soldando los bordes para cerrar el tubo. En los tubos más pequeños, los

bordes de la tira suelen superponerse y se pasan entre un par de rodillos curvados


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según el diámetro externo del tubo. La presión de los rodillos es suficiente para soldar

los bordes. Los tubos sin soldaduras se fabrican a partir de barras sólidas haciéndolas

pasar entre un par de rodillos inclinados entre los que está situada una barra metálica

con punta, llamada mandril, que perfora las barras y forma el interior del tubo mientras

los rodillos forman el exterior.

B. Hojalata

El producto del acero recubierto más importante es la hojalata estañada que se emplea

para la fabricación de latas y envases. El material de las latas contiene más de un 99%

de acero. En algunas instalaciones, las láminas de acero se pasan por un baño

de estaño fundido (después de laminarlas primero en caliente y luego en frío) para

estañarlas. El método de recubrimiento más común es el proceso electrolítico. La chapa

de acero se desenrolla poco a poco de la bobina y se le aplica una solución química. Al

mismo tiempo se hace pasar una corriente eléctrica a través de un trozo de estaño puro

situado en esa misma solución, lo que el estaño se disuelva poco a poco y se deposite

en el acero. Con este sistema, medio kilogramo de estaño basta para recubrir 20 metros

cuadrados de acero.

En la hojalata delgada, la chapa recibe un segundo laminado en frío antes de recubrirla

de estaño, lo que aumenta la resistencia de la chapa además de su delgadez. Las latas

hechas de hojalata delgada tienen una resistencia similar a las ordinarias, pero

contienen menos acero, con lo que reduce su peso y coste. También pueden fabricarse

envases ligeros adhiriendo una delgadísima lámina de acero estañado sobre papel o

cartón. Otros procesos de fabricación de acero son la forja, la fundición y el uso de

troqueles.

C. Hierro forjado

El hierro forjado ya no se fabrica habitualmente con fines comerciales, debido a que se

puede sustituir en casi todas las aplicaciones por acero de bajo contenido de carbono,

con menor costo de producción y calidad más uniforme.


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D. Acero corrugado

El acero corrugado o varilla corrugada es una clase de acero laminado diseñado

especialmente para construir elementos estructurales de hormigón armado. Se trata de

barras de acero que presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con

el hormigón, y poseen una gran ductilidad, la cual permite que las barras se puedan

cortar y doblar con mayor facilidad.

Se llama armadura a un conjunto de barras de acero corrugado que forman un conjunto

funcionalmente homogéneo, es decir, que trabajan conjuntamente para resistir cierto tipo

de esfuerzo en combinación con el hormigón. Las armaduras también pueden cumplir

una función de montaje o constructiva, y también se utilizan para evitar la fisuración del

hormigón.

Para referirse al conjunto, no necesariamente formando armadura, se utiliza el término

ferralla.

http://es.wikipedia.org/wiki/Armadura_(construcci%C3%B3n)


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El concreto es un material que resiste muy bien las fuerzas de compresion. Sin embargo,

es muy débil ante las fuerzas de estiramiento. Por eso, a una estructura de concreto es

necesario incluirle barras de acero con el fin de que la estructura tenga resistencia al

estiramiento.

A esta combinación de concreto y de acero se le llama “concreto armado”. Esta

combinación puede resistir adecuadamente dos tipos de fuerzas, las

generadas causadas por el peso de la estructura durante un sismo. Por esta razón, el

acero es uno de los materiales más importantes en la construcción de una edificación.

El acero o fierro de construcción se vende en varillas que miden 9 m de longitud. Estas

varillas son corrugadas alrededor y a lo largo de toda la barra que sirven para garantizar

su adherencia optima al concreto.

VII.- Propiedades del acero

Resistencia a comprensión y tracción.


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Dureza

Resistencia al desgaste

Ductilidad

Las propiedades del acero se pueden mejorar con la adición de elementos aleantes.

VIII.- Ventajas del acero

El Acero es un material de construcción de superior calidad, es 100% reciclable e

inorgánico.

No se tuerce, raja, rompe o cambia de forma, longitud; tiene el más alto ratio de fuerza a

peso de cualquier material de construcción.

Es invulnerable a termitas o cualquier tipo de fungí u organismo. Su alto nivel de fuerza

resulta en estructuras más seguras; requiere menor mantenimiento y un proceso más

despacioso en su larga vida económica.

Acero es más liviano que cualquier otro material para enmarcados o paneles.

Permite paredes rectas y esquinas cuadradas

Ventanas y puertas cierran como deben hacerlo.

Produce hasta un 20% menos desperdicio o material no aceptable.

Su calidad es consistente y constante, es producido dentro de estrictos estandartes

nacionales, no variaciones regionales.

Estabilidad de precio.

MADERA ESTRUCTURAL

Por vez primera se cuenta con un marco normativo de la madera estructural. Este marco facilita

la equiparación normativa de la madera en el mercado con otros productos de la construcción,

teniendo en cuenta que la madera ofrece además otras ventajas como sostenibilidad,

adaptabilidad y facilidad de uso.

El objetivo de la madera estructural en la construcción es como en el caso de los demás

materiales, garantizar unas prestaciones mínimas relacionadas con los siguientes requisitos

esenciales del Código Técnico de la Edificación:

Seguridad en las estructuras

Seguridad contra incendio

Seguridad de utilización

Salubridad

Protección contra el ruido

Ahorro energético


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En el presente documento se presentan los productos de madera para uso estructural, su

clasificación funcional y el marcado que deben llevar y los factores a tener en cuenta en el

cálculo estructural.

Productos más habituales de utilización estructural

A. Madera aserrada

Consiste en piezas de madera obtenidas a partir de trozas u otras piezas de madera de

mayores dimensiones, por arranque de serrín o partículas en sentido longitudinal, con

posibilidad de sufrir un retestado y/o mecanización suplementaria, para obtener el nivel

de acabado requerido.

Las superficies se denominan:

Cara (h): cualquiera de las superficies longitudinales opuestas de mayor anchura

y longitud. Si la sección es cuadrada cualquiera de ellas.

Canto (b): Cualquiera de las dos superficies longitudinales opuestas más

estrechas.

Testa: extremo de una pieza de madera, plano y perpendicular al eje de la misma.

B. Madera laminada encolada

Se define como elementos estructurales formados por la unión encolada de láminas de

madera con la fibra orientada básicamente de forma paralela. Los elementos tienen un

espesor de lámina cepillada menor o igual a 45 mm. Las especificaciones y requisitos de

fabricación de la madera laminada encolada están recogidas en la norma UNE – EN

386:2002.


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Asimismo, en función de la calidad de las láminas puede ser:

Madera laminada encolada homogénea: dispone de una sección transversal en la

que todas las láminas son de la misma calidad (clase resistente), y a la misma

especie (o combinación de especies).

Madera laminada encolada combinada: dispone de una sección transversal en la

que láminas interiores y exteriores son de calidades diferentes (clases resistentes)

o a especies (o combinaciones de especies) diferentes.

C. Madera micro laminada

Material compuesto por chapas de madera con las fibras orientadas esencialmente en la

misma dirección (no se excluye que alguna de las hebras estén orientadas

verticalmente) en algunos casos con el objeto de mejorar la presentación se puede

incorporar en el alma una serie de chapas escalonadas con la dirección paralela entre si

pero perpendiculares a las de las chapas de la cara y contra cara (suelen representar el

20% del total de las chapas) el espesor delas chapas es de 5mm como máximo.

Se fabrica principalmente a partir de maderas coníferas, las especies más utilizadas son:

Abeto, Pino Oregón, pino amarillo del sur y alerces

.

D. Condiciones de servicio de la estructura

Para considerar el efecto de las condiciones ambientales (humedad relativa y

temperatura) en las propiedades de la madera, se defines las clases de servicio que se

presentan a continuación:

Se caracteriza por un contenido de humedad en la madera correspondiente a una

temperatura de 20 ± 2º C y una humedad relativa del aire que solo exceda el 65% unas

pocas semanas al año.

Se caracteriza por un contenido de humedad en la madera correspondiente a una

temperatura de 20 ± 2º C y una humedad relativa del aire que solo exceda el 85% unas

pocas semanas al año. La humedad de equilibrio higroscópico media en la mayoría de


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las coníferas no excede el 20%. En esta clase se encuentran, en general, las estructuras

de madera bajo cubierta, pero abiertas y expuestas al ambiente exterior, como es el

caso de cobertizos y viseras. Las piscinas cubiertas, debido a su ambiente húmedo,

encajan también en esta clase de servicio.

Condiciones ambientales que conduzcan a contenido de humedad superior al de la clase

de servicio 2

E. Uso estructural de la madera

El nuevo marco normativo sitúa a la madera estructural en una posición competitiva

frente a los demás materiales de construcción existentes en el mercado. Actualmente,

se dispone de una amplia gama de productos y soluciones estructurales derivadas de la

madera, con características diferenciadoras: alto rendimiento, bajo peso y alta densidad

que posibilita su uso en múltiples especificaciones.

Las crecientes innovaciones en la industria de la madera y las características intrínsecas

de este material estimulan a replantearse los sistemas constructivos típicos a la vez que

favorecen una construcción más eficiente energéticamente y más sostenible.

F. Productos comerciales de uso estructural


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