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• Aimercito Chollito Ildefonso Suarez

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UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO

E.A.P DE INGENIERÍA CIVIL

PROPIEDADES, ENSAYOS Y NORMAS TECNICAS

Materiales de construcción 1

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E.A.P DE INGENIERÍA CIVIL 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

internacionales.

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nacionales

e

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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

volumen

absorbido

y

al en

condiciones de laboratorio con vacío o agua hirviendo. Materiales de construcción 6

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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. líquido

La

cantidad

absorbido

de 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.

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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 Materiales de construcción 10

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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.

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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 a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo Las Deformaciones del Material son consecuencia de procesos mecánicos, a partir de fuerzas externas o internas que afectan a las propiedades de los elementos constructivos. En el caso de las deformaciones, son una primera reacción del elemento a una fuerza externa, al tratar de adaptarse a ella. 6.1 Ductilidad:

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La ductilidad es una propiedad que presentan los materiales, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina 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 Materiales de construcción 15

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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

dilatarse tamaño)

suelen

(aumentar al

de

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. Materiales de construcción 19

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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). Materiales de construcción 20

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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. Materiales de construcción 21

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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 Materiales de construcción 23

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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

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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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