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• Alvaro Cabello Azabache

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Materiales de Construcción Introducción al Curso y Características Básicas Sesión 01 – Ciclo 2019-01

PRESENTACIÓN DE LOS ESTUDIANTES

Bienvenidos al curso CI164 Materiales de Construcción

DESCRIPCIÓN Este curso pertenece a una de las especialidades en la carrera de Ingeniería Civil, es de carácter teórico y está dirigido a estudiantes del nivel 3. En el Perú se requieren construcciones sólidas, resistentes y económicas que estén realizadas con materiales de construcción diversos relacionados con nuestra geografía, por este motivo, en el curso de Materiales de Construcción se describen los principales materiales utilizados en las obras civiles, estudiando diferentes características, tales como: tipos, usos, propiedades físicas y mecánicas, y su relación con la protección del medio ambiente, y la sostenibilidad.

PROPÓSITO El curso ha sido esbozado con el propósito de que el estudiante desarrolle sus competencias constructivas a través del conocimiento de las características técnicas de los materiales de construcción y la aplicación de éstos en los proyectos de Edificaciones e Infraestructuras. El curso contribuye en el desarrollo de la competencia de Ciudadanía (general-UPC) y específica, de comprensión del impacto de las soluciones de Ingeniería Civil en un contexto global, económico, ambiental y social, la competencia general es de nivel 1 y la competencia específica de nivel 2. El curso de Materiales de Construcción tiene como prerrequisito a los cursos de Introducción a la Ingeniería Civil, Matemática Básica y Química del nivel 1, y es prerrequisito del curso de Tecnología del Concreto del nivel 4.

LOGRO DEL CURSO Al finalizar el curso, el estudiante analiza los distintos comportamientos de los materiales de construcción empleados en las diferentes obras de Ingeniería Civil de acuerdo a sus propiedades físicas y mecánicas en un trabajo final. ▪ Competencia 1: Ciudadanía Nivel de logro: 1 Definición: Capacidad para valorar la convivencia humana en sociedades plurales, reflexionando acerca de las dimensiones morales de las propias acciones y decisiones, asumiendo la responsabilidad por las consecuencias en el marco del respeto de los deberes y derechos ciudadanos. ▪ Competencia 2: H Nivel de logro: 2 Definición: Comprende el impacto de las soluciones de Ingeniería Civil en un contexto global, económico, ambiental y social.

TÓPICOS DEL CURSO

▪ U1 - Semanas 1, 2 y 3: Características básicas de los materiales de construcción. ▪ U2 - Semanas 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 y 12: Materiales convencionales para obras de ingeniería ▪ U3 - Semanas 13, 14 y 15: El suelo y los nuevos materiales en la construcción.

EVALUACIÓN DEL CURSO FÓRMULA

7.5% (TA1)+10% (PC1) + 30% (EA) + 10% (PC2) + 7.5% (TA2) + 35% (TF) Numero de Tipo Unidad

Descripción

Peso Semana

1

PC1 PRÁCTICA CALIFICADA 1 10%

4

2

TA1 TAREAS ACADÉMICA 1

7,5%

7

2

EA EVALUACIÓN PARCIAL

30%

8

3

TA2 TAREA ACADÉMICA 2

7,5%

14

3

PC2 PRÁCTICA CALIFICADA 2 10%

15

3

TF TRABAJO FINAL

16

0.35

Observaciones Evidencia de aprendizaje: Práctica Calificada teórica practica para evaluar la unidad 01 Competencias evaluadas : Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo individual Evidencia de aprendizaje: Trabajo de investigación sobre materiales convencionales en la construcción a través de informe escrito y video. Competencias evaluadas: Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo grupal e individual Evidencia de aprendizaje: Examen teórico practico para evaluar unidades 01 y 02 Competencias evaluadas: Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo individual Evidencia de aprendizaje: Trabajo de investigación sobre materiales no convencionales en la construcción a través de informe escrito y video. Competencias evaluadas: Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo grupal e individual Evidencia de aprendizaje: Práctica Calificada teórica practica para evaluar la unidad 02 y 03 Competencias evaluadas: Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo individual Evidencia de aprendizaje: Trabajo de investigación sobre materiales de construcción a través de informe escrito y exposición oral. Deberá ser entregado en la semana 15 y evaluado en la semana 16. Competencias evaluadas: Ciudadanía y competencia especifica H Trabajo grupal e individual

Recuperable

SÍ

NO

SÍ

NO

SÍ

NO

NORMAS EN EL AULA

Reglas de convivencia en el curso

1

2

3

4

ELECCIÓN DEL DELEGADO

Conceptos, propiedades y naturaleza de los materiales de construcción.

LOGRO

▪ De la Unidad ▪ Al finalizar la unidad, el estudiante describe las características básicas referentes a los materiales de construcción y las principales solicitaciones mecánicas de éstos según su naturaleza y condición.

▪ De la Sesión ▪ Al finalizar la sesión, el estudiante identifica los conceptos, propiedades y naturaleza de los materiales de construcción, la normatividad y usos en las obras de ingeniería civil en la historia de la construcción y en la actualidad.

PLAN DE PRESENTACIÓN

1. Introducción a los materiales de construcción. 2. El rol de los materiales en las obras de ingeniería civil. 3. Definiciones de materia prima, material de construcción, clasificación de materiales. 4. Conclusiones.

ANTES DE INICIAR EL CURSO

▪ ¿Qué materiales de construcción conoces en el entorno donde transitas a diario? Go to www.menti.com and use the code 61 89 3 ▪ ¿Qué tipos de obras de ingeniería civil has observado que se desarrollan en Lima y en el Perú? Go to www.menti.com and use the code 17 89 43 ▪ ¿Sabe usted cuál es el material de construcción más usado en nuestro medio? Go to www.menti.com and use the code 48 03 12

HISTORIA DE LOS MATERIALES

MATERIA PRIMA VS MATERIALES

▪ Materia Prima: Aquella materia con diferentes orígenes (vegetal, animal, mineral, fósil, liquido, gaseoso, etc) composición y forma, que es extraída de la naturaleza para transformarla y elaborar materiales que más tarde se convertirán en bienes de consumo (productos semiacabados, en proceso o simplemente materiales listos para su empleo). ▪ Materiales: Aquellos productos útiles para la actividad tecnológica que se obtienen de la transformación de las PETRÓLEO materias primas. ROCAS

AIRE

GASOLINA

PLÁSTICOS

TEJIDOS

HIDRÓGENO

METALES

ANIM ALESOVEGETALES

AMONIACO

ABONOS

VIDRIO

GRASAS

M ARFIL

SEDA

CUERO

PIGM ENTOS

CERÁMICA

CONCEPTO SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES(1) ▪ Los ingenieros de materiales son responsables de seleccionar, especificar y realizar el control de calidad de los materiales que

van a emplear en su trabajo. Estos materiales tienen que cumplir determinados criterios o propiedades (Ashby y Jones, 1980).

(1) Página 1, capítulo 1, Materiales Para Ingeniería Civil - Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski (2da Edición)

CONCEPTO SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES(1) ▪ Entre los tipos de criterios se incluyen los siguientes: – Factores económicos.

– Propiedades mecánicas. – Propiedades no mecánicas. – Consideraciones de producción/construcción.

– Propiedades estéticas.

(1) Página 1, capítulo 1, Materiales Para Ingeniería Civil - Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski (2da Edición)

CONCEPTO SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES(1) ▪ Al seleccionar el material para una aplicación específica, los ingenieros tienen que tener en cuenta diversos criterios y llegar a

ciertos compromisos. Tanto el cliente como el propósito de la instalación o estructura dictan, hasta cierto punto, el énfasis que

habrá que poner en cada uno de los criterios.

(1) Página 1, capítulo 1, Materiales Para Ingeniería Civil - Michael S. Mamlouk & John P. Zaniewski (2da Edición)

CONCEPTO SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES ▪ Por lo tanto, el ingeniero debe: 1.

Conocer como seleccionar los materiales que mejor se ajusten a las demandas de su diseño (Económica, estética, resistencia, durabilidad, etc.).

2.

Conocer las propiedades y limitaciones de los distintos materiales y seleccionar aquellos que mejor se ajusten a las

exigencias del proyecto. Para ellos existen ensayos normalizados para su determinación.

CICLO DE VIDA DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN • Es la etapa de explotación y extracción de materias primas. Genera impactos ambientales en el entorno donde se realice por lo que es importante cumplir la reglamentación existente para mitigarlos.

• Es el proceso donde la materia prima se transforma en productos con unas características particulares. Para garantizar estándares de calidad, las industrias gestionan procesos técnicos, reglamentados, que minimizan la emisión de gases.

• Es la etapa de movilización. Se da durante todo el ciclo de vida de los materiales. El costo ambiental de transporte se refiere a la relación existente entre el peso de la carga, la distancia del recorrido, el medio de transporte y el tipo de combustible empleado.

• Durante la edificación de una estructura se producen impactos como la contaminación por las sustancias químicas utilizadas, por lo que debe evitarse su vertimiento a los cuerpos de agua. Los deshechos que produce la construcción pueden reciclarse, generando un menor impacto ambiental.

1. Extracción

2. Manufactura

3. Transporte

4. Construcción

• Una buena respuesta arquitectónica, atada al sistema constructivo y a la elección idónea de los materiales, determina que el uso y mantenimiento de una edificación cumplan con los criterios como durabilidad, sostenibilidad, fácil mantenimiento y reutilización, entre otros.

5. Uso y mantenimiento

• Es importante que las edificaciones usen materiales que puedan reutilizarse.

6. Reciclaje

• El manejo adecuado de la disposición final de un material debe ser tenido en cuenta desde el diseño de la edificación. Es necesario realizar la clasificación, traslado y disposición final de los residuos en obra, que son materiales que no pueden reciclarse o reutilizarse.

7. Disposición de desechos

Rol de los Materiales en las obras de ingeniería civil ▪ Satisfacer las expectativas de vida útil estimada en un proyecto ▪ Satisfacer las exigencias técnicas ▪ Mejorar la calidad de vida de sus ocupantes (confort) ▪ Facilitar la puesta en marcha de un proyecto de ingeniería civil sustentable (sin poner en riesgo la depredación de materiales en el planeta). ▪ Armonizar con la naturaleza donde se construye

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

▪ Según su función en la obra: – Materiales resistentes: soportan el peso de la obra y los ataques meteorológicos o los provocados por el uso (piedras, ladrillos, concreto, etc.) – Materiales Aglomerantes: sirven de ligazón entre los resistentes para unirlos en formaciones adecuadas a su función (cemento, yeso, cal, etc.). – Materiales auxiliares: tienen una función de remate y acabado (maderas, vidrios, pinturas, etc.).

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

▪ Por su intervención en la obra – De cimentación (concreto armado), de estructura (concreto, metálico, madera), de cobertura (prefabricada, metálica, cerámica, etc) y de cerramiento (ladrillo, acristalados, prefabricado, etc).

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES

▪ En función de su procedencia

(Concreto)

MATERIALES PÉTREOS

▪ Son las piedras naturales. Pueden presentarse en forma de bloques o losetas, o también como gránulos. Ejemplos: el mármol, la pizarra o la arena

MATERIALES CERÁMICOS Y VIDRIOS

▪ Son los obtenidos a partir de la cocción del barro o arcilla, como las tejas y los ladrillos; o de la fundición de minerales como el vidrio.

MATERIALES AGLOMERANTES

▪ Son productos pulverizantes que, cuando se mezclan con agua, sufren unas transformaciones químicas que producen su endurecimiento al aire o bajo el agua. Este proceso se conoce como fraguado. ▪ Ejemplos: el cemento, la cal, el yeso, la arcilla.

MATERIALES COMPUESTOS

▪ Son productos formados por la mezcla de materiales con diferentes propiedades pero fácilmente distinguibles entre sí. Ejemplos: el asfalto, que es una mezcla de líquido asfáltico y grava, y el hormigón o concreto, que es una mezcla de cemento, agregados y agua

Material Madera

MATERIALES METÁLICOS

▪ Se obtienen a partir de minerales. ▪ Ejemplos: el aluminio, el hierro o el acero.

OTROS MATERIALES

▪ Plásticos, Aditivos

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

▪ Se refiere al conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos. ▪ Estas propiedades pueden ser: Sensoriales, físico químicas, químicas, mecánicas, tecnológicas y ecológicas PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

SENSORIALES

FISICO-QUÍMICAS

MECÁNICAS

TECNOLÓGICAS

ECOLÓGICAS

Color

Transparencia

Dureza

Fusibilidad

Toxicidad

Textura

Oxidación

Tenacidad Fragilidad

Ductilidad

Reciclabilidad

Brillo

Conductividad eléctrica

Elasticidad Plasticidad

Maleabilidad

Biodegradabilidad

Conductividad térmica

Resistencia mecánica

PROPIEDADES SENSORIALES

▪ Son las que están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos. – Color. – Textura. – Brillo.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas. – Transparencia: Según el comportamiento de los materiales frente a la luz se clasifican en: transparentes, translúcidos y opacos.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas. – Oxidación: Hace referencia al comportamiento de un material cuando es sometido a la acción de agentes atmosféricos o químicos.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas. – Conductividad térmica: Un material tiene alta conductividad térmica cuando deja pasar el calor por él.

PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material frente a acciones externas. – Conductividad eléctrica: Un material tiene alta conductividad eléctrica cuando deja pasar la corriente eléctrica por él. Entonces decimos que es conductor. En caso contrario, será aislante.

PROPIEDADES MECÁNICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos. – Dureza: Un material es duros o blando dependiendo de si otros materiales puede rayarlo

PROPIEDADES MECÁNICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos. – Tenacidad/Fragilidad: Un material es tenaz si aguanta los golpes sin romperse. Un material es frágil si cuando le damos un golpe se rompe.

PROPIEDADES MECÁNICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos. – Elasticidad/Plasticidad: Un material es elástico cuando, al aplicarle una fuerza se estira, y al retirarla vuelve a la posición inicial. Un material es plástico cuando al retirarle la fuerza continua deformado

PROPIEDADES MECÁNICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento del material cuando se somete a esfuerzos. – Resistencia mecánica: Un material tiene resistencia mecánica cuando soporta esfuerzos sin romperse.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación. – Fusibilidad: Es la capacidad de los materiales de pasar del estado sólido al líquido cuando son sometidos a una temperatura determinada.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación. – Ductilidad: Es la capacidad de los materiales de transformarse en hilos cuando se estiran.

PROPIEDADES TECNOLÓGICAS

▪ Son las que están relacionadas con el comportamiento de los materiales durante la fabricación. – Maleabilidad: Es la capacidad de los materiales de transformarse en láminas cuando se les comprime.

PROPIEDADES ECOLÓGICAS

▪ Son las que están relacionadas con la mayor o menor nocividad del material para el medio ambiente. – Toxicidad: Es el carácter nocivo de los materiales para el medio ambiente o los seres vivos. – Reciclabilidad: Es la capacidad de los materiales de ser vueltos a fabricar. – Biodegrabilidad: Es la capacidad de los materiales de, con el paso del tiempo, descomponerse de forma natural en sustancias más simples.

Conclusiones

▪ ¿Que hemos aprendido en esta sesión?

BIBLIOGRAFÍA

✓ Instituto Eduardo Torroja de la Construcción y del Cemento. (1949). Materiales De Construcción. ✓ Instituto de la Construcción y Gerencia. (2002). Materiales de construcción (1a ed.). Lima: Fondo Editorial ICG. ✓ Crespo Escobar, S. (2013). Materiales de construcción para edificación y obra civil. San Vicente(Alicante): ECU. ✓ Addleson, L. (1983). Materiales para la construcción : Aspectos físicos y químicos de la materia y estructura de los materiales. Barcelona: Reverté. ✓ Mamlouk, M., & Zaniew, J. (2009). Materiales para ingeniería civil (2a ed.). Madrid: Pearson Educación.

PREGUNTAS…

Si, luego del estudio de este material, tienes dudas sobre alguno de los temas, ingresa al Aula Virtual y participa en el foro de dudas académicas de la unidad.

Continúa con las actividades propuestas en la sesión

Material producido por la Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas

Autor: Jorge Max Blanco Ruiz

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