1.1 ANTECEDENTES Y PROPIEDADES DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO
Debido a la creciente industrialización de los últimos años, se ha dado lugar a un notable desarrollo de la construcción a base de estructura metálica, tanto en el ámbito de la edificación industrial, que es el uso más frecuente, y en edificios de carácter urbano, como es el caso a tratar en esta tesis.
La innovación más
trascendente, el nacimiento de una nueva era arquitectónica, se produjo gracias
a la producción masiva del hierro y su introducción como elemento
resistente. Es bien cierto que el
hierro siempre ha desempeñado un papel importante en la Historia de la
Humanidad y en la evolución de la cultura artesana. Desde hace aproximadamente 5000 años, las espadas, arados, hoces
y martillos de hierro vinieron a sustituir a los utensilios de piedra y de
madera. Pero solo hasta 
hace algunos años, en la construcción fue siempre un material de unión,
un material auxiliar solamente. El
desarrollo que ha tenido este material en la construcción en cuanto a
fabricación y montaje lo ha llevado a formar parte importante de los materiales
del constructor actual. Además de la
industria de la maquinaria, también la ingeniería de caminos y obras públicas
vino a beneficiarse principalmente de estos progresos, constituyendo así, una
rama independiente de la Construcción,
y como consecuencia, le dio al
hierro nuevos caminos de aplicación, como pueden ser: Tuberías de suministro y evacuación de aguas, puentes, canales,
esclusas, líneas ferroviarias, etc.
Han
contribuido a este desarrollo algunas características de la estructura metálica como pueden ser: reducidos plazos de
construcción y montaje, prefabricación, posibilidad de reformas o ampliaciones,
etc.
Hacia
mediados del siglo pasado, el hierro se reveló como un material de construcción
de primer orden. Debido a sus
propiedades resistentes se impuso a tal punto, que remplazó a la madera en
numerosas aplicaciones. Una de las
principales ventajas fue la de permitir la construcción de entramados, cuyas
reducidas secciones ocupaban mucho menos espacio que los materiales empleados
hasta entonces, dando al conjunto de la estructura un aspecto de gran ligereza
y permitiendo al mismo tiempo diseñar piezas portantes con claros más amplios..
Se
produjo un desarrollo prodigioso en lo que a producción se refiere,
conjuntamente las instalaciones industriales requerían edificios más
espaciosos, de claros cada vez mayores, hasta tal punto que las cualidades del hierro fueron insuficientes.
Los
progresos de la siderurgia permitieron poner a disposición de los constructores
aceros estructurales que respondían perfectamente a las nuevas necesidades, algunas
cualidades que el hierro no proporcionaba, por lo que su producción fue
desplazada por la del acero.
Las
acerías crearon materiales de propiedades mecánicas bien definidas, permitiendo
índices de trabajo más elevados; por
otra parte, el ingeniero, con ayuda de nuevos medios de investigación, se
dedicó a calcular con mucha más precisión los esfuerzos que solicitan las
piezas de una construcción.
Hasta
aproximadamente 1930, las uniones se realizaban exclusivamente por remachado y
atornillado. A partir de esta misma fecha, la soldadura eléctrica se ha
generalizado, aportando profundas modificaciones en el campo de la construcción
metálica.
Sin
embargo, la siderurgia se encontró frente a un nuevo problema. No bastaba con producir aceros de propiedades
mecánicas determinadas, sino que era preciso que representasen propiedades
químicas que le confiriesen al elemento la necesaria soldabilidad, ya que este
nuevo método de unión fue preferido por la mayoría de los constructores por su
rapidez y alta efectividad.
En la actualidad, el problema ha sido resuelto. Las acereras producen, bajo demanda, aceros de calidad garantizada para el soldado. Además, se obtiene industrialmente en los altos hornos. Como fuente de calor se emplea el carbón de coque* y la electricidad. Para conseguir los aceros y hierros dulces se emplean los hornos de pudelado o por medio de los convertidores de Bessemer y Thomas, en los que se oxidan las diferentes impurezas, siguiendo un ciclo fijo en su eliminación, formándose escorias o separándose en forma gaseosa.
Con el procedimiento
del ingeniero francés, Martín (1865), se logró fundir el acero, por la fusión
conjunta del arrabio** con la chatarra - desperdicio de hierro dulce -, con lo
cual, se elimina en gran parte el carbono que la fundición contiene.
El primer producto
obtenido de los altos hornos se denomina arrabio
o lingote, cuyo contenido de carbono pasa de 4 %, le acompañan otras impurezas como el silicio, manganeso y
fósforo. En conjunto, estas impurezas
pueden llegar a formar hasta un 10 % del total.
En la siguiente
página se presenta un esquema detallado en el proceso de la Fabricación del
Acero.
* Substancia carbonosa,
sólida, ligera, gris y lustrosa, es el producto de la combustión incompleta del
carbón mineral. Para convertir el
coque en carbón mineral, se utilizan largas baterías de hornos rectangulares en
donde por medio de calor, se eliminan de éste, el gas y el alquitrán,
subproductos que se utilizan en otras aplicaciones. Cuando el coquizado es completo, éste se transporta a torres
enfriadoras, equipadas con regaderas de agua.
Por último, el coque se criba y se envia a los altos hornos.
** La CIA. Fundidora de
MTY.El obtenia una tonelada de arrabio, o fierro de primera fusión, cargando el horno con 1600 kg. de mineral de
hierro, 700 kg. de coque, 200 kg. de piedra caliza y se inyectan gradualmente 4
toneladas de aire. El fierro fundido a
1650 ºC. Se acumula en el crisol del horno alto y cada 4 o 5 horas se vacía en
carros-ollas que transporta a los hornos de aceración.
