miércoles, 2 de febrero de 2011

Un Hotel de 15 Plantas Construido en 15 días.


Este edificio se ha construido en un tiempo récord, se trata del Hotel Ark  (Changsa, China) que tiene una altura de 15 plantas, está diseñado con características sostenibles, pero además cuenta con el sorprendente dato de que su estructura se levantó en menos de 48 horas. Esto se hizo posible gracias al gran número de grúas (hemos contabilizado 7) que se encargaban de subir toda la estructura metálica prefabricada, incluyendo turno nocturno de trabajo.

El resto se completó con elementos también prefabricados; todo se iba trayendo en camiones, para seguidamente colocarlo en obra. No hay que perder detalle de los nudos de la estructura, reforzados con varias vigas, de hecho está diseñada para resistir sismos de fuerza 9. En el siguiente vídeo puede comprobarse todo este proceso, a la vez que un cronómetro va indicando las horas pasadas, el trabajo se completó en seis días. Alucinante!

Máquina que puede Extender un Pavimento de Adoquines.

Parece increíble, pero existe una máquina que puede extender un pavimento de adoquines como si se tratara de una alfombra, es Tiger-Stone, una genialidad holandesa con capacidad para adoquinar 400 metros de calle en un día.

El proceso es bastante más simple de lo que aparenta, pues la máquina tiene una cubeta alargada que contiene los adoquines o ladrillos, y una plataforma para que los operarios cómodamente puedan ir colocándolos sobre un plano inclinado. Los adoquines, por gravedad, van deslizándose al tiempo que la Tiger-Stone camina lentamente sobre la capa base de arena; mientras, otro obrero con una carretilla se va encargando de alimentar de adoquines la cubeta. La anchura de la máquina es ajustable, con una dimensión máxima de 6 metros. Viendo el vídeo se termina de entender cómo funciona Tiger-Stone.



>>>Fuente

Cobre Empleado en la Construcción.

En  la  construcción,  el  cobre  se  usa  en  forma  de  tubería  y  de  cableado  eléctrico, constituyendo una buena parte del costo de las instalaciones. Este material se obtiene de alguno o algunos de los siguientes minerales: calcopirita, cuprita y malaquita, todos ellos contienen en su constitución  química  el  elemento  cobre.  El  proceso  de  obtención  del  cobre  es  complicado, principalmente porque el material base debe triturarse y molerse hasta formar una pulpa que después  se  debe  someter  a  diversos  procesos  de  purificación,  éstos  procesos  involucran  la flotación con la cual se separa el material pesado que se asienta del ligero que contiene el cobre, después se funde junto con sílica y piedra caliza, el material fundido se separa en dos capas, la de arriba se llama mata de cobre con escoria en la parte superior y la de abajo es sulfuro de acero.

Una vez extraida la mata de cobre, se procede a oxidar el hierro que contiene y el azufre formandose escoria de hierro con uno y gas de dióxido de sulfuro con el otro, posteriormente el material que no es cobre en un 100 % se refina por medio de un proceso electrolítico y se obtienen hojas de cobre con un 99.9 % de pureza, las cuales se vuelven a fundir en lingotes, barras u otras formas que después se procesarán para fabricar las piezas de cobre.

El cobre en su estado más puro posee las siguientes propiedades físicas: módulo de elasticidad a la tensión 1.19 x 106  kg/cm2, módulo de rigidez cortante 448,000 kg/cm2, peso específico 8.9 (a 20 °C), coeficiente de expansión térmica 17.7 x 10-6 /°C (desde 20 a 300 °C). El cobre puro al aire seco es inoxidable, pero expuesto al aire húmedo desarrolla una capa de sulfato hidroxil-cúprico de color verdoso característico de este material. El cobre puede soldarse y unirse en caliente por forja o maquinarsele en diversas formas tanto en frío como en caliente. Este material aleado con el zinc forma el latón, con el estaño forma el bronce, con el aluminio forma el bronce  al  aluminio,  con  el  níquel  forma  el  cuproníquel  entre  otros,  todos  estos  materiales compuestos evidentemente poseen mejores cualidades físicas.

Aluminio Empleado en la Construcción.

De las propiedades del aluminio empleado en la construcción destacan: su ligereza, su resistencia a la corrosión, su excelente capacidad de carga con respecto a su peso, razón por la cual se usa extensivamente en la industria aeronáutica y cada vez más en la industria automotriz, y finalmente su facilidad para ser moldeado en prácticamente cualquier forma. Por lo que respecta a la construcción, es de interés destacar sus cualidades con respecto al acero de uso común, la Tabla  11.4  muestra  algunas diferencias entre las propiedades mecánicas y  físicas de ambos materiales.


Como se puede observar el aluminio   en su estado prácticamente puro tiene un factor aproximado de un tercio de los valores que posee el acero en cuanto a los módulos de elasticidad y de cortante, al igual que para el peso, sin embargo el acero posee mejores características de estabilidad térmica en estas condiciones. Las posibles deficiencias del aluminio se compensan enormemente por su resistencia al deterioro, especialmente a la corrosión, y por su relación resistencia-peso además de su apariencia. Por las características de deformación del aluminio, las cuales  son  mayores  que  las  del  acero,  usualmente no  se  maneja  el  límite  de  fluencia  para propósitos de diseño, ya que el aluminio no lo exhibe en una forma bien definida, en su caso se considera  más  práctico  definir  para  control  el  esfuerzo  correspondiente  a  una  deformación plástica del 0.2 %. Por otro lado el aluminio desarrolla menores niveles de esfuerzo cuando la temperatura de trabajo aumenta, esto se debe a que el aluminio presenta un módulo de elasticidad
menor.

Las formas estructurales que se pueden fabricar en aluminio son muy semejantes a las empleadas para el acero, con la consideración de que debido a su menor módulo de elasticidad es necesario considerar un mayor grosor y profundidad del eje neutro en el caso de intentar competir con el acero. Las formas estructurales se pueden lograr por laminado, colado o por extrusión, en la Figura 11.17 se muestran algunas secciones obtenidas por extrusión (el material caliente en barras se hace pasar a presión por un dado configurado en la salida con la forma de la sección del perfil por generar).
La  mayor  aplicación  del  aluminio  en  la  construcción  consiste  en  los  trabajos  de cancelería, ventanas, marcos, puertas, barandales y rejas, sólo en el caso de estructuras especiales se ha empleado para sistemas de techado. El aluminio se puede soldar, especialmente si es aluminio de aleación, aunque es frecuente el ensamblaje a base de tornillería. El uso de laminas de aluminio es común en la fabricación de paneles aligerados con poliuretano, éste elemento se emplea en la prefabricación de casas y oficinas desmontables, en otros países se acostumbra fabricar hojas de lámina de aluminio para impermeabilizar techos en estructuras de madera.
Figura 11.17. Secciones de Aluminio Obtenidas por Extrusión.

martes, 1 de febrero de 2011

Estructuras de Acero.

Es posible construir una estructura totalmente de acero, salvo la cimentación de la misma la cual normalmente se hace de concreto reforzado. Con el acero se fabrican una gran cantidad de secciones metálicas ya sea laminadas de fábrica (roladas) o soldadas (secciones compuestas), a estas secciones se les acostumbra llamar perfiles, también se fabrican placas, tubos, aceros redondos  (sección  sólida),  cuadrados  y  de  diversas  geometrías,  soleras  (tiras  metálicas  de espesor delgado), alambres, remaches, tornillos, tuercas, lámina galvanizada, perfiles de lámina doblada (perfiles tubulares estructurales o para puertas, marcos y ventanas), clavos, etc. La Figura 11.13 muestra algunos perfiles  y piezas metálicas.
Figura 11.13. Muestra de Perfiles Laminados, Perfiles Compuestos y Piezas Metálicas.

Los  fabricantes  de  las  secciones  o  piezas  metálicas  proporcionan  por  lo  general  la información técnica necesaria, como son: dimensiones, areas, pesos, momentos de inercia (I), radios de giro (r), módulos de sección (S), centroides, capacidades mecánicas, etc., necesarios en todo diseño.
En la actualidad el ensamble de las secciones metálicas mayores se realiza por medio de soldadura, ya casi no se acostumbra el uso de remaches, aunque estos resultan aún prácticos para un  gran  número  de  estructuras.  La  soldadura  presenta  la  enorme  ventaja  de  que  puede  ser automatizada y no se requiere hacer ningún tipo de perforación como en el caso de los remaches. También es posible encontrar una gran variedad de electrodos de soldadura que permiten realizar el trabajo de soldado bajo cualquier condición climática. La soldadura se puede aplicar sin ninguna preparación en los metales por unir, o haciendo cortes (rectos o en bisel) en estos para alojar ya sea parcial o totalmente la soldadura, a este trabajo se le llama soldadura de penetración parcial o de penetración total según sea el caso. La Figura 11.14 muestra algunos ejemplos de trabajos de soldadura.


Un producto metálico que ha sufrido una gran transformación logrando gran aceptación en la industria de la construcción es la lámina galvanizada, México se ha convertido en un importante exportador de este producto. La lámina no solamente se emplea para techar sino que ahora  se  emplea  mucho  como  cimbra  y/o  refuerzo  en  el  concreto.  También  ahora  existen procedimientos  constructivos  patentados  que  ofrecen  construir  una  vivienda  monolítica  de concreto y acero en un día y con un solo molde. Los fabricantes de estos moldes para vivienda también ofrecen diseños exclusivos según el diseño arquitectónico de la vivienda, este tipo de moldes  son  ideales  para  la  construcción  de  casas  en  serie.  Por  cierto  que  en  este  tipo  de construcciones se emplea extensivamente la malla y los castillos de acero electrosoldado para configurar  el  esqueleto  de  refuerzo.  La  Figura  11.15.  muestra  algunos  tipos  de  láminas galvanizadas.

Figura 11.15. Algunos Tipos de Láminas Galvanizadas.

Una aplicación muy popular de las láminas galvanizadas consiste en producir durante el laminado del producto unas pequeñas deformaciones o corrugaciones de tal manera que se pueda desarrollar una adherencia entre un concreto colado sobre la lámina y la lámina misma, con esto se ha logrado implementar un verdadero sistema constructivo de entrepisos. La lámina sirve como cimbra durante el proceso de colado y debido que no se le aceita, al fraguar el concreto se desarrolla con el tiempo una adherencia tal que la lámina funciona como el acero de refuerzo de la losa, el concreto toma las compresiones y la lámina las tensiones. La Figura 11.16 muestra algunas secciones típicas para este tipo de aplicación, el fabricante generalmente recomienda los claros y las capacidades de carga que se pueden lograr con los diversos calibres que fabrica.

Acero para reforzar el Concreto Hidráulico.

Se  denomina  acero  de  refuerzo  al  acero  que  se  emplea  para  reforzar  el  concreto hidráulico,  en  este  caso  el  acero  de  refuerzo  más  común  consiste  en  varillas corrugadas, alambre recocido y alambrón. El acero de refuerzo se obtiene según la ASTM de la fundición de lingotes de acero, rieles de ferrocarril, ejes de ferrocarril y aleaciones de bajo grado. La Tabla
11.3 incluye una ilustración de una varilla corrugada laminada en caliente y las especificaciones más usuales en el mercado nacional. Algunos fabricantes llegan a indicar las cualidades de doblado de la varilla para el acero que cumple con la norma ASTM A-7.

Tabla 11.3. Especificaciones de Varilla Corrugada de Fabricación Nacional.


El alambrón se fabrica tanto al bajo como al alto carbono. El alambrón al bajo carbono se emplea en el armado de estribos en trabes y columnas de concreto reforzado, los diámetros usuales en la construcción son de 5.5 y 6.3 mm. El alambrón al alto carbono se emplea para alambre de presfuerzo o para torón, su diámetro puede variar de 8 a 16 mm.

El alambre recocido es un alambre muy dúctil, ideal para realizar todo tipo de amarres de las varillas, su ductilidad permite cortarlo y enredarlo fácilmente para conformar el esqueleto de refuerzo para el concreto reforzado.

En  la  actualidad  se  usan  cada  vez  más  en  la  construcción  las  mallas  de  acero electrosoldado, así como los castillos prefabricados por medio de electrosoldadura, este tipo de piezas permiten construir más rápidamente algunos tipos de estructuras, especialmente en el ramo de la vivienda. El ahorro de mano de obra en el armado no solamente agiliza las construcciones sino también abate los costo de las mismas. La Figura 11.12 muestra varios tipos de mallas electrosoldadas.

 Figura 11.12. Mallas de Acero Electrosoldadas.

Usos del Acero para la Construcción.

La mayoría de los aceros se funden en lingotes antes de darles otra forma, estos lingotes son sometidos a muy diversos procesos hasta transformar toda esta materia en diversos productos útiles en la construcción, algunos de los procesos se realizan en caliente y otros en frío (frío no debe entenderse en su sentido literal sino en una condición de temperatura adecuada para el proceso). Los procesos más usuales para dar forma al acero son: laminado (rolado) ilustrado con la  Figura  11.10,  extrusión  ilustrado  con  la  Figura  11.11,  estirado,  colado  y  forjado. Adicionalmente, una vez que se ha dado forma al acero (en general a todo metal), se le puede someter  a  cambios  de  temperatura  que  producen  un  reacomodo  molecular  y  afectan  las propiedades mecánicas del metal. Por ejemplo, si el metal una vez enfriado se vuelve a calentar (recocido) arriba de los 800 °C y se enfría lentamente al aire, se logra una gran uniformidad, si se enfría lentamente en un horno se logra una estructura que facilita su maquinado posterior. Cuando se enfría el acero rápidamente por inmersión en agua o aceite se aumenta la dureza y la resistencia final, pero se reduce notablemente la ductilidad y la tenacidad. Cuando el acero se calienta a temperaturas abajo de 650 °C y se enfría en aire se reduce considerablemente cualquier estado de esfuerzos residuales ocasionados por tratamientos anteriores, como la inmersión en aceite por ejemplo. Con el calentamiento del metal a bajas temperaturas se da un templado, lo que le permite aumentar su dureza y resistencia.

 Figura 11.10. Proceso de Laminado del Acero.

 Figura 11.11. Obtención de Secciones de Acero por el Proceso de Extrusión.


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