Materiales de construccion 1 v 2014

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA METROPOLITANA ASIGNATURA: MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

Profesor:

Juan Gálvez Leiva

PRIMER SEMESTRE 2014

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

TEORÍA y EJERCICIOS: 2 Periodos semanales, días Lunes de 19:00 a 22:15 horas OBJETIVO GENERAL: Entregar los conocimientos teóricos y prácticos necesarios para la comprensión de las propiedades, procesos de fabricación, tipos y usos de los materiales de construcción.

METODOLOGÍA: Clases expositivas, ejercicios de aplicación.

EVALUACIÓN: Tres evaluaciones individuales (30 %, 30 % y 40 %)

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

UNIDAD I: Introducción Conocer la importancia de los materiales de construcción y su evolución histórica.

-Materiales más utilizados en construcción, usos estructurales, usos en terminaciones.

UNIDAD II: Propiedades físicas y químicas -Concepto de peso, volumen, masa. Forma textura y dimensión.

Conductividad, dilatación, resistencia y conductividad eléctrica, naturaleza química. PRUEBA 1 UNIDAD III: Propiedades Mecánicas delos Materiales.

Conocer el comportamiento mecánico de los materiales.

-Esfuerzos de compresión, flexión, corte,pandeo y torsión. Estructura básica resistente, Ley de Hoocke, deformación y temperatura. Otras propiedades: tenacidad, ductilidad y dureza.

-PRUEBA 2

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I UNIDAD IV: La madera - Antecedentes forestales, bosques naturales y de plantación. Recursos forestales chilenos. Estructura de la madera, Tronco, estructura celular, deformaciones, secado. Defectos y conceptos de durabilidad. Especies madereras chilenas y sus características. Protección de la madera.

Propiedades mecánicas, normas, especificaciones. Elaboración de maderas naturales, maderas elaboradas y reconstituídas.

Prueba 3 BIBLIOGRAFÍA: -Orus Asso, Félix: Materiales de construcción.

-Van Vlack, materiales para ingeniería.

-Nash, William: Resistencia de materiales.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I Introducción Los materiales son sustancias a partir de las cuales, cualquier cosa está hecha y son utilizados por el hombre, para mejorar su nivel de vida.

Materiales más comunes: Madera, hormigón, ladrillo, acero, plástico, vidrio, caucho, aluminio, cobre y papel.

La producción y el procesado de nuevos materiales, constituye una parte muy importante de nuestra economía actual (investigación y desarrollo).

La utilización del conocimiento combinado, capacita a los ingenieros para convertir los materiales, en productos requeridos por la sociedad.

Ciencia de materiales Ingeniería de Materiales Conocimientos básicos de materiales

Ciencia de Ingeniería de Materiales

Resultante del conocimiento de la estructura,propiedades, procesado y comportamiento de los materiales de ingeniería

Conocimientos aplicados de materiales

CLASIFICACIÓN

 PETREOS  CERAMICOS Y VIDRIOS  COMPUESTOS  METÁLICOS

 MADERA  AGLUTINANTES

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I Tipos de Materiales Los materiales de ingeniería, se clasifican en tres grupos principales: Materiales metálicos, poliméricos y cerámicos. Sin embargo considerando sus propiedades mecánicas, eléctricas y físicas, pueden agruparse en forma más conveniente.

Materiales metálicos: Son sustancias inorgánicas formadas por uno o más elementos metálicos y pueden contener algunos elementos no metálicos: Hierro, cobre, aluminio, níquel y titanio. Elementos no metálicos: Carbono, nitrógeno y oxígeno.

Aplicación: Material estructural en obras de ingeniería Características principales: -Poseen estructura cristalina -Son buenos conductores eléctricos y térmicos (general) -Relativamente temperaturas)

alta

resistencia

-Dúctiles a temperatura ambiente

mecánica

(incluso

a

altas

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

Metales y aleaciones -Ferrosas: Alto porcentaje de hierro (Aceros y hierros fundidos) - No Ferrosas: No contienen hierro o (Aluminio, Cobre, Cinc, Titanio y Niquel.

en

pequeñas

cantidades

Materiales Poliméricos -Constituidos fundamentalmente por átomos de carbono, mediante largas cadenas o redes, de moléculas orgánicas.

- Son fundamentalmente no cristalinos -Amplia variación en su resistencia y ductilidad -Malos conductores (general) eléctricos y térmicos.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

Materiales Cerámicos Materiales inorgánicos formados por elementos metálicos y no metálicos, unidos químicamente.

-Pueden ser amorfos, cristalinos o mezcla de ambos.

-Alta dureza y resistencia a altas temperaturas - poseen alta fragilidad mecánica (general) - Bajo peso, alta resistencia y dureza

- Resistencia al calor y la humedad, reducida fricción y propiedades aislantes.

Materiales cerámicos  Piedra para la construcción  Uno de los primeros materiales que el ser humano utilizo para levar a cabo sus construcciones

 Rocas ígneas o eruptivas  Las mas conocidas son las rocas ígneas de estructura cristalina  Del grupo de rocas ígneas de estructura vítrea destacan el basalto una piedra menos resistente a los agentes atmosféricos que el granito

 Rocas sedimentarias  Rocas sílices – la mas utilizada es la arenisca  Rocas calizas – es muy utilizada en construcción

 Rocas arcillosas – están formadas por silicatos de aluminio

 Rocas metamórficas  Pizarra – se utiliza para la fabricación de techumbres  Mármol - admite pulimento y se utiliza como piedra ornamental

Arcillas y derivados  Fundamentalmente se usan para la fabricación de piezas de uso industrial

 La arcilla común confiere consistencia a las piezas y el caolín aporta su color  El proceso de obtención pasa por las mismas fases: preparación de las materias primas

secado

cocción

almacenaje

Productos comerciales cerámicos  Se clasifican en cuatro grandes grupos:  ladrillos y tejas  Azulejos y pavimentos cerámicos  Porcelana y loza

 Materiales refractarios

Cementos

 Tipos de cemento:  Cemento Pórtland y variante  Cemento natural  Cemento siderúrgico  Cemento puzolanico  Cemento compuesto  Cemento aluminoso

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I Materiales Compuestos Mezclas de dos o más materiales (relleno y material de refuerzo), en donde se controlan las propiedades en forma deseada.

-Materiales compuestos fibrosos: Una matriz con fibras como material de relleno -Particulados: Una matriz con relleno de partículas -Materiales aglomerados Ejemplos: -Fibra de vidrio en una matriz epóxica o de poliéster -Fibra de carbono en una matriz epóxica o de poliéster

-Fibra de carbono en una matriz de Concreto - Hormigón armado (Hormigón-Hierro) Materiales Electrónicos: Tecnologías avanzadas basadas en el Silicio.

 Fibrocemento: Es una mezcla de cemento y fibras que se emplea en la fabricación de placas ligeras y rígidas, tubos y conducciones, cañerías y bajantes de agua Las placas son impermeables fáciles de cortar y perforar y son reciclables

 Materiales compuestos: Son materiales formados por cemento y otros materiales cerámicos o petróleos

Derivados: hormigón, fibrocemento y compuestos Hormigón: La cantidad de cemento por metro cúbico de hormigón influye directamente en su impermeabilidad y en su resistencia mecánica Las arenas y gravas se distinguen por criterios de tamaño, tipo de piedra de la que se han obtenido y textura superficial. El agua que se utiliza puede no ser potable pero deber rechazarse las aguas carbonatadas o las que posean sustancias en disolución El hormigón armado: se obtiene añadiendo al hormigón fresco barras de acero debidamente dimensionadas

YESO  Propiedades y aplicaciones:  El yeso negro se obtiene por procedimiento tradicional. Suele emplearse en el revoco y el enlucido de obras no vistas  El yeso blanco, de mayor pureza esta mejor molido y se emplea en el enlucido y el estucado de paredes vistas  La escayola es yeso de alta calidad, molido hasta polvo impalpables emplea en acabados, molduras y decoración de interiores.

El vidrio

La arena o sílice se encarga de dar resistencia mecánica al vidrio. Su principal inconveniente es su elevado punto de fusión( 1723 ºC) La caliza es carbonato de sodio.

Actúa como componente estabilizador. La sosa es carbonato de sodio.

Actúa como fundente y permite rebajar la temperatura de fusión hasta 852 ºC Los otros componentes se añaden en función del tipo de vidrio que se desea obtener.

Tipos de vidrios. Obtención y aplicaciones 

Vidrio hueco: se obtiene por soplado  El soplado artesanal: se introduce un tubo de caña de soplar en el interior de la masa de vidrio fundido hasta que se adhiere su extremo una porción de material. A continuación se sopla por el extremo opuesto, de modo que se consiga una burbuja de vidrio



 En el soplado de forma automática se corta la cantidad de vidrio fundido necesaria para obtener la pieza y se deposita en la boca de un molde metálico que posea la forma deseada Vidrio plano  Se utiliza para fabricar vidrios de ventana y espejos  El método mas utilizado para obtenerlo es la flotación

 Otro procedimiento empleado es el estirado que se lleva a cabo con el vidrio en posición horizontal o vertical

 Vidrio colado. Se obtiene básicamente por dos métodos:  El método de la colada, el vidrio fundido se almacena en una cubeta giratoria y sale al exterior por la boca inferior de esta y al salir se vierte sobre una mesa de colada provista de un rodillo laminador refrigerado por agua.  El método de laminado, el vidrio fundido también se almacena en una cubeta y sale al exterior por una boca inferior. En este caso existen dos rodillos laminadores refrigerados y situados a la distancia requerida

 Fibra de vidrio  Se consigue mediante extrusión de la masa de vidrio a través de unas boquillas o hileras de diámetro inferior a 0,1 Mm.  La fibra de vidrio también se usa para fabricar los cables de fibra óptica, utilizados en el sector de las telecomunicaciones para transmitir señales de telefonía, radio, televisión o Internet

Derivados vidrios especiales

 El vidrio de ventana

 El vidrio armado  El vidrio antifuego  El vidrio borosilicato  El vidrio templado  El vidrio laminado  El vidrio antirreflectante

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I COMPETENCIA ENTRE MATERIALES

MATERIALES DE CONSTRUCCIร N-Iยบ

PERSPECTIVAS FUTURAS EN EL USO DE MATERIALES

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I Ejemplos

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

En un edificio actual podemos encontrar los siguientes elementos: CUBIERTA

MUROS INTERIORES

SUELOS Y TECHOS MUROS EXTERNOS

VENTANAS

ESTRUCTURA CIMIENTOS

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN  Densidad  Resistencia a la compresión  Resistencia a la tracción  Otras propiedades

Densidad  La densidad es la relación que existe entre la masa y el volumen de un cuerpo φ = m /V  Se puede decir que, en general los materiales de construcción son de densidad media. Son menos pesados que algunos metales

Resistencia a la comprensión  Los materiales pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión, en algunos casos más que el acero, como por ejemplo el vidrio.

 los pilares de una vivienda deben ser resistentes a esfuerzos de comprensión. El acero es un material resistente a este esfuerzo pero es caro y pesado. El hormigón resulta ser un material más débil, pero resulta más ligero y económico.

Resistencia a la tracción  Los materiales pétreos , en general son poco resistentes a la tracción.  Los perfiles laminados de acero , empleados en la construcción de edificios, son muy resistentes a la tracción.

Otras propiedades

 Duros

 Frágiles  Resistentes a la corrosión

 Económicos

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN-I

Tarea 1: Identifique los principales materiales metálicos (Aluminio y hierro) utilizados en Construcción y sus características

1.- Techumbres 2.- Estructuras metálicas 3.- Edificios