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tema de materiales de construccion
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UNIVERSIDAD DE HUÁNUCOFACULTAD DE INGENIERÍA
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PROPIEDADES, ENSAYOS
Y NORMAS TECNICAS
Materiales de construcción 1
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INTRODUCCIÓN
Es importante el conocimiento de las propiedades de los materiales para
comprender la forma en que responden ante agentes externos, todo esto con
la finalidad de hacer uso y manejo adecuado de los materiales utilizados en
la aplicación ingenieril.
En el presente trabajo se enuncian las diferentes propiedades de los
materiales estéticas, físicas, térmicas, acústicas, mecánicas y las referidas a
la deformación. Ya que el estudio de materiales es un campo
multidisciplinario que estudia conocimientos fundamentales sobre las
propiedades físicas macroscópicas de los materiales y los aplica en varias
áreas de la ciencia y la ingeniería, consiguiendo que éstos puedan ser
utilizados en obras, máquinas y herramientas diversas, o convertidos en
productos necesarios o requeridos por la sociedad.
Los materiales son sustancias que, a causa de sus propiedades, resultan de
utilidad para la fabricación de estructuras, maquinaria y otros productos.
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OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL
- Al finalizar la asignatura el estudiante será capaz de identificar los
diferentes materiales de construcción, sus aplicaciones y
propiedades, utilizados en la construcción de obras civiles.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Discutir la importancia de los materiales de construcción.
- Conocer las propiedades de los materiales naturales y artificiales,
aprendiendo sus aplicaciones.
- Conocer las técnicas usadas para averiguar la calidad de los
materiales.
- Conocer la amplia variedad de los materiales usados en la actualidad.
- Conocer algunas normas técnicas ya sean nacionales e
internacionales.
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PROPIEDADES, ENSAYOS Y NORMAS TÉCNICAS DE
LOS MATERIALES
1. PROPIEDADES ESTÉTICAS.
Las propiedades estéticas de los materiales de construcción son las
que afectan a un conjunto de características como el tamaño de grano
en superficie, el color, la homogeneidad.
Es muy importante cuando realizamos un diseño, ya que no solo
elegimos las cosas por su funcionalidad, sino que también
consideramos su aspecto.
2. PROPIEDADES FÍSICAS.
Las propiedades físicas se refieren a aspectos relacionadas con los
fenómenos físicos que afectan a los materiales, como el calor, o las
dimensiones. Entre las cuales tenemos:
2.1. Cohesión:
Fuerza que ocasiona la unión entre
las partículas de la materia y estas
están relacionadas con las fuerzas
atómicas.
2.2. Densidad:
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Es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo, o dicho
de otra forma la masa correspondiente a una unidad de volumen.
2.3. Porosidad:
Es el cociente entre el volumen
de poros de un sólido y su
volumen aparente total. Los
poros contenidos en un material
son de dos clases: externos (en
comunicación con el exterior) o
internos (inaccesibles desde el
exterior).
2.4. Hoquedad:
Esta propiedad se refiere al
tamaño total de los huecos
entre el volumen del
conjunto.
2.5. Compacidad:
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Relación entre el volumen intrínseco o volumen de la parte sólida
de una muestra de material y el volumen total de dicha muestra
sumada a la porosidad total dará la unidad, si se han expresado en
tanto por ciento.
2.6. Absorción:
En esta propiedad la absorción
de un material es el tanto por
ciento de agua absorbida
expresada en relación a la
masa de material seco.
2.7. Coeficiente de saturación:
Es la relación del volumen de
agua absorbido en
condiciones de inmersión y
atmósfera natural y al
volumen absorbido en
condiciones de laboratorio con vacío o agua hirviendo.
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2.8. Permeabilidad:
Capacidad de algunos materiales de dejarse atravesar por
líquidos ya sea por presión o
capilaridad (la capilaridad es
un fenómeno que permite
que los líquidos suban en
contra de la gravedad) o por
ambos. La cantidad de
líquido absorbido por
capilaridad nos da su poder
de absorción, este está
íntimamente relacionado con la porosidad la forma, dimensión y
comunicación de los poros.
2.9. Índice de poros:
El índice de poros es la
proporción entre el
volumen total de poros y
el volumen total de
material.
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2.10. Capilaridad:
Es la mayor o menor facilidad que tiene un líquido de ascender o
disminuir a lo largo de un
poro accesible. Las
condiciones geométricas
de los poros influyen en la
capilaridad de un
diámetro determinado y
no sufren
ensanchamientos bruscos.
2.11. Helacidad:
Es la mayor o menor resistencia del material a la fragmentación
en presencia de hielo en su
interior, el agua al
congelarse aumenta el
volumen de agua un 7 por
ciento esto genera unas
presiones que pueden
producir la rotura del
material que la contiene.
2.12. Solubilidad:
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Determina el comportamiento de los materiales de construcción,
como la cantidad máxima de soluto (material) que puede existir
en un volumen dado de disolvente en unas condiciones
determinadas de temperatura.
3. PROPIEDADES MECÁNICAS.
Las propiedades mecánicas se pueden referir como la resistencia
que ofrecen los materiales al ser sometidos a determinados
esfuerzos exteriores, continuos o discontinuos. Estas propiedades
tienen mucha importancia en la elección de un determinado
material desde el punto de vista técnico.
3.1 Resistencia a la rotura.
Esta propiedad hace referencia a la
tensión que soporta el material en
el momento de la rotura.
3.2 Resistencia a la cortadura:
Un cuerpo se encuentra
sometido a cortadura cuando
sobre el actúan dos fuerzas
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paralelas de sentido contrario en planos paralelos ligeramente
separados.
Si el valor de las fuerzas es suficiente el cuerpo se separará por
desgarradura, este es el caso de la utilización de una cizalla o de
una tijera. El tornillo de unas tijeras, los remaches, la rótula de
enganche de una caravana, los tornillos de enlace de piezas de
estructuras, son algunas de las piezas habitualmente sometidas a
cortadura.
3.3 Resistencia a la abrasión:
La propiedad que presenta un material a ser desgastado por
frotamiento con otro material o
por estar sometido a repetidos
impactos de otro material.
Existen comportamientos
distintos según se trate de
abrasión por impacto ó por
frotamiento.
El desgaste por atracción es producido por el frotamiento de un
material contra él mismo. Tiene importancia en las piedras
naturales.
3.4 Dureza:
La dureza mide el grado de
oposición de un material a
ser rayado o a desgastarse.
Un material es más duro que
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otro si no puede ser rayado por él. . ……………………….
Existen varios procedimientos para determinar la dureza de un
material, como el ensayo de Martens, que determina la dureza
por el ancho de la raya que un diamante, de forma piramidal,
produce al rayar un material con una fuerza determinada.
Los materiales duros se emplean en herramientas de corte o en
piezas que sufren grandes desgastes, como el cilindro y los
segmentos de un motor de explosión.
La dureza suele ir unida a la fragilidad, cuando más duro es un
material más frágil resulta, por lo tanto solo buscaremos la
dureza cuando es estrictamente necesaria y no vuelve el objeto
demasiado frágil.
3.5 Resistencia a la flexión:
El esfuerzo de flexión es una
combinación de los esfuerzos
de tracción y compresión. El
esfuerzo de flexión deforma
los elementos de manera que
se comban. Un ejemplo de
flexión es una viga apoyada
en uno o en los dos extremos y que soporta un peso.
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Una parte de la viga estará sometida a compresión y la otra a
tracción.
Cuando un elemento se encuentra sometido a flexión, se
producen una serie de tensiones transversales a lo largo de este
cuerpo como consecuencia de la flexión.
Las vigas, los tablones de un andamio, el tablero de una mesa, la
tabla de un trampolín, son algunos ejemplos de objetos que han
de fabricarse con materiales resistentes a la flexión.
4. PROPIEDADES ACÚSTICAS.
Cuando se trata de impedir
que un ruido pase de un
espacio a otro habrá que
interponer entre ambos un
aislante acústico que
permita rebajar el nivel de
intensidad sonora. Este
nivel se mide en belios o en decibelios.
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4.1. Perdida de transmisión:
Las ondas sonoras pueden llegar al oído humano por rayo directo
o por rayo reflejado. Las ondas sonoras que inciden sobre una
superficie se comportan como una energía vibrante cualquiera:
parte de la misma se refleja y otra parte resulta absorbida por el
material.
4.2. Viscosidad:
Resistencia que tiene los
líquidos a fluir a través de
una superficie.
5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PARA SU CONSTRUCCIÓN.
Con objeto de utilizar y combinar adecuadamente los materiales de
construcción los ingenieros deben conocer sus propiedades. Entre las
distintas propiedades de los materiales se encuentran:
Densidad: relación entre la masa y el volumen
Coeficiente de dilatación: variación de tamaño en función de
la temperatura
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Conductividad térmica: facilidad con que un material permite
el paso del calor
Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para
soportar esfuerzos
Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al
desaparecer el esfuerzo
Plasticidad: deformación permanente del material ante una
carga o esfuerzo
Rigidez: la resistencia de un material a la deformación; entre
otras.
6. PROPIEDADES RELATIVAS A LA DEFORMACIÓN.
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido aesfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadassobre el mismo
Las Deformaciones del Material son consecuencia de procesosmecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a laspropiedades de los elementos constructivos. En el caso de lasdeformaciones, son una primera reacción del elemento a unafuerza externa, al tratar de adaptarse a ella.
6.1 Ductilidad:
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La ductilidad es una propiedad quepresentan los materiales, los cualesbajo la acción de una fuerza, puedendeformarse sosteniblemente sinromperse. A los materiales quepresentan esta propiedad se lesdenomina dúctiles.
6.2 Fragilidad:
Fragilidad es justamente lo
contrario de tenacidad. Un
material es frágil, cuando se
rompe al aplicar una fuerza, sin
deformarse previamente. Los
materiales frágiles tienen las
fases elástica y plásticas muy
reducidas.
6.3 Tenacidad:
La tenacidad es la propiedad
que hace que un objeto pueda
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soportar impactos sin romperse. Por el contrario el cristal que
protege la manguera de incendios ha de ser frágil y no tenaz para
que pueda romperse con un pequeño golpe.
6.4 Resistencia:
Esta propiedad hace referencia
a la resistencia que opone un
cuerpo a los choques o
esfuerzos bruscos.
6.5 Esfuerzo de fatiga:
Es la reacción de los materiales ante el esfuerzo repetido y el
material rompe ante un esfuerzo aunque esta disminuye frente a
la fatiga.
6.6 Elasticidad:
Es una medida de la sensibilidad
de la cantidad demandada o de la
cantidad ofrecida ante el cambio
en alguno de sus factores
determinantes.
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7. PROPIEDADES TÉRMICAS.
Son las propiedades relacionadas con la temperatura y determinan el
comportamiento del material en unas determinadas condiciones.
Entre estas tenemos la dilatación térmica aumento de tamaño que
sufren los materiales al aumentar su temperatura siempre que no
haya cambios de fase. Al aumentar la temperatura, aumenta las
vibraciones de las partículas del material, dando lugar a una mayor
separación entre ellas. Tenemos:
7.1 Conductividad térmica:
Un material es un buen
conductor térmico cuando
deja pasar el calor con
facilidad, en caso contrario,
su conductividad térmica
será baja. Todos los metales
son buenos conductores del
calor, mientras que el aire es un buen aislante térmico.
7.2 Dilatación:
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Los materiales suelen
dilatarse (aumentar de
tamaño) al aumentar la
temperatura y contraerse al
disminuir (Coeficiente de
dilatación positivo).
Los materiales con un coeficiente de dilatación negativo,
aumenta de tamaño al disminuir la temperatura y disminuyen de
tamaño al aumentar la temperatura.
7.3 Conductividad eléctrica:
Es la capacidad de un cuerpo de
permitir el paso de la corriente
eléctrica a través de sí. Según
esta condición los materiales se
clasifican en conductores,
aislantes y semiconductores.
8. ENSAYOS.
8.1. Por la rigurosidad del ensayo:
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- Científicos: Se hacen en laboratorios especializados y permiten
obtener valores precisos y normalizados.
-Tecnológicos: Se hacen en fábricas e indican calidades del material.
8.2. Por la naturaleza del ensayo:
- Químicos: Permiten conocer la composición cualitativa y
cuantitativa del material, así como la naturaleza del enlace químico o
la estabilidad del material frente a agentes corrosivos.
- Metalográficos: Permiten conocer la estructura interina del material
con el uso del microscopio.
- Físicos: Cuantifican ciertas propiedades físicas: densidad, punto de
ebullición, punto de fusión, conductividad térmica, etc.
- Mecánicos: Se determina la resistencia de material a ciertos
esfuerzos (fatiga, dureza, tracción, choque, etc.)
8.3. Por la forma de realización:
- Destructivos: Produce daños o rotura dela pieza sometida a ensayo.
- No destructivo: No ven alterada su forma y presencia inicial.
8.4. Por la velocidad de aplicación de los esfuerzos:
- Estáticos: La velocidad de aplicación de la fuerza no influye en el
resultado. Un ejemplo es el ensayo de tracción. La carga que se
aplica es constante o progresivamente creciente.
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-Dinámicos: La carga es aplicada de forma brusca o es
alternativamente variable con el tiempo. La velocidad de aplicación
juega un papel importante en el ensayo.
9. NORMAS TECNICAS:
9.1. Normas técnicas nacionales:
-NTP 339.136 Suelos. Símbolos, unidades, terminología y
definiciones.
-NTP 339.150 Suelos. Descripción e identificación de suelos.
Procedimiento visual – manual.
-NTP 339.252 Suelos. Guía estándar para muestreo de suelos de la
zona vados (zona no saturada por encima del nivel freático).
-NTP 400.010 Agregados. Extracción y preparación de las muestras.
-NTP 339.151 Suelos. Practicas normalizadas para la preservación y
transporte de suelos.
-NTP 339.161 Suelos. Practica para la investigación y muestreo de
suelos por perforaciones con barrena
-NTP 339.126 Suelos. Métodos para la reducción de las muestras de
campo a tamaños de muestras de ensayo.
-NTP 339.162 Suelos. Guía normalizada para caracterización de
campo confines de diseño de ingeniería y construcción.
-NTP 339.089 SUELOS. Obtención en laboratorio de muestras
representativas (cuarteo).
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-NTP 339.254 SUELOS. Método de ensayo estándar para la
determinación del contenido de agua (humedad) del suelo por
calentamiento directo.
-NTP 339.127 SUELOS. Método de ensayo para determinar el
contenido de humedad de un suelo.
-NTP 339.129 SUELOS. Método de ensayo para determinar el límite
líquido, limite plástico, e índice de plasticidad de suelos.
9.2. Normas técnicas internacionales:
- ISO: Organización Internacional para la Estandarización
- IEC: International Electrotechnical Commission.
- CEN: Comité Europeo de Normalización.
- ACI: American Concrete Institute.
- NEMA: National Electrical Manufacturers Association.
- API: American Petroleum Institute.
- APEC: Asia-Pacific Economic Cooperation.
- NFPA: National Fire Protection Association.
- RAN: Red Andina de Normalización.
- HL7: Health Level Seven Inc.
- IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.
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- ASTM: Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales.
CONCLUSIONES
El desconocimiento o conocimiento imperfecto de las posibilidades y
limitaciones de los materiales a utilizar (es decir de sus propiedades)
puede traducirse en una imposibilidad de ejecutar correctamente el
diseño previsto y, por lo tanto, en el abandono parcial o total del
proyecto.
La función principal de los materiales de construcción consiste en
desarrollar resistencia, rigidez y durabilidad adecuadas al servicio
para el cual fueron concebidos.
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Actualmente se ha llegado, tras el conocimiento científico-técnico, a
dominar el comportamiento de un determinado material para una
cierta aplicación, pudiéndose medir y comprobar si el mismo posee
una propiedad en el nivel adecuado exigible en cada parte de la obra,
lo que nos conduce a la elección del material más idóneo para cada
uso determinado.
La utilización de los materiales más adecuados y los procedimientos
de diseños correctos conducirán a la obtención de construcciones con
resultado satisfactorios dentro de los limites requeridos.
Los materiales que se utilizan en construcción deben tener una serie
de propiedades, que justifiquen su uso en una determinada
aplicación. A partir de los ensayos, se conoce el valor de cada una de
las propiedades físicas, químicas y mecánicas que interesa
determinar. Para su realización, se deben obtener muestras
representativas, a partir de las cuales elaborar las correspondientes
probetas a ensayar.
RECOMENDACIONES
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Proteger los materiales de construcción de las condiciones climáticas
adversas es una práctica recomendable, la cual ayuda a mantener las
propiedades de los mismos y a no disminuir su vida útil.
Los materiales de origen natural u orgánico, deberán adquirirse con
cierto grado de preservación o tratamiento para mejorar sus
características y alargar su tiempo de vida.
La correcta utilización de un material en una determinada obra, pasa
por analizar si éste es adecuado para la misión que debe cumplir en
la misma, para ello debe poseer ciertas características que justifiquen
su uso.
Otro de los puntos a tener en cuenta, es la durabilidad de una obra,
dándose, en ocasiones, desequilibrios de calidad que hacen que dicha
obra quede obsoleta antes de tiempo, debido a que no se ha sabido
conjugar el nivel de exigencias y el de durabilidad de los materiales
que están formando la misma obra y por lo tanto alterándose y
envejeciendo en tiempos distintos.
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BIBLIOGRAFÍA
Frederick S. Merritt(1998). Enciclopedia de la construcción
Arquitectura e Ingeniería: Ediciones CEAC.
Gerardo M. Gonzales (1996). Materiales de construcción: Edición
revisada Lima – Perú.
www.wikipedia.org
www.yahoo/propiedades de los materiales de construcción.
www.Altavista.com
www.Materiales y elementos de construcción.com.
______________________________________________________
http://www.indecopi.gob.pe/0/modulos/JER/JER_Interna.aspx?
ARE=0&PFL=14&JER=718.
http://www.vivienda.gob.pe/dnc/archivos/difusion/eventos/2012/TO
TAL/12.%20Norma%20t%C3%A9cnica%20E.070%20Alba
%C3%B1iler%C3%ADa.pdf.
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ÍNDICE
INTRODUCCION.................................................................................................1
Objetivo................................................................................................................2
Objetivo General.................................................................................................2
Objetivos Específicos..........................................................................................2
PROPIEDADES, ENSAYOS Y NORMAS TÉCNICAS DE LOS MATERIALES..3
1. PROPIEDADES ESTÉTICAS. ........................................................................3
2. PROPIEDADES FÍSICAS................................................................................3
2.1.Cohesión........................................................................................................3
2.2. Densidad......................................................................................................3
2.3. Porosidad.....................................................................................................4
2.4. Hoquedad....................................................................................................4
2.5. Compacidad.................................................................................................4
2.6. Absorción.....................................................................................................5
2.7. Coeficiente de saturación............................................................................5
2.8. Permeabilidad..............................................................................................5
2.9. Índice de poros............................................................................................6
2.10. Capilaridad................................................................................................6
2.11. Helacidad...................................................................................................6
2.12. Solubilidad.................................................................................................7
3. PROPIEDADES MECÁNICAS........................................................................7
3.1 Resistencia a la rotura...................................................................................7
3.2. Resistencia a la cortadura...........................................................................7
3.3. Resistencia a la abrasión.............................................................................8
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3.4 Dureza........................................................................................................8
3.5 Resistencia a la flexión..............................................................................9
4. PROPIEDADES ACÚSTICAS.......................................................................9
4.1. Perdida de transmisión..............................................................................10
4.2. Viscosidad..................................................................................................10
5. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PARA SU CONSTRUCCIÓN.......10
6. PROPIEDADES RELATIVAS A LA DEFORMACIÓN. ............................11 6.1
Ductilidad ....................................................................................................11
6.2 Fragilidad ....................................................................................................11
6.3 Tenacidad ...................................................................................................12
6.4 Resistencia .................................................................................................12
6.5 Esfuerzo de fatiga .......................................................................................12
6.6 Fragilidad ....................................................................................................12
7.PROPIEDADES TÉRMICAS..........................................................................13
7.1 Conductividad térmica.................................................................................13
7.2 Dilatación.....................................................................................................13
7.3 Conductividad eléctrica .............................................................................14
8. ENSAYOS......................................................................................................14
8.1. Por la rigurosidad del ensayo....................................................................14
8.2. Por la naturaleza del ensayo.....................................................................14
8.3. Por la forma de realización.......................................................................15
8.4. Por la velocidad de aplicación de los esfuerzos.......................................15
9.NORMAS TÉCNICAS...................................................................................15
9.1. Normas técnicas nacionales.....................................................................16
9.2. Normas técnicas internacionales..............................................................16
CONCLUSIONES..............................................................................................17
RECOMENDACIONES ....................................................................................18
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................19
ÍNDICE .............................................................................................................20
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