Propiedades fisicas-y-mecanicas-de-los-materiales-de-construcion

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

“PROPIEDADES DE LOS

MATERIALES DE CONSTRUCCION

MAS USADOS EN INGENIERIA CIVIL”

Docente:

Ing. Mosqueira Moreno Miguel.

Integrantes:

Acuña Olivares, Jhon.

Llanos Correa, Fiorella.

Medina Díaz, Yesenia.

Muñoz Miranda, Jhordan.

Ruiz Hernández, Elfer.

Vargas Alvarez, Aldair.

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE Análisis Estructural

1

INDICE:

I. RESUMEN: ............................................................................................................................ 3

II. INTRODUCCIÓN: ................................................................................................................... 3

III. OBJETIVOS: ....................................................................................................................... 4

OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................. 4

OBJETIVOS ESPECIFICOS ........................................................................................................... 4

IV. MARCO TEORICO .............................................................................................................. 5

4.1. MADERA ....................................................................................................................... 5

4.1.1. Estructura de la madera: ...................................................................................... 5

4.1.2. Propiedades:......................................................................................................... 6

4.2. ADOBE: ....................................................................................................................... 13

4.2.1. Unidad o bloque de adobe: ................................................................................ 13

4.2.2. Materiales........................................................................................................... 13

4.2.3. Dimensiones ....................................................................................................... 14

4.2.4. Propiedades ........................................................................................................ 14

4.2.5. Esfuerzos admisibles:.......................................................................................... 15

4.3. CONCRETO: ................................................................................................................ 17

4.3.1. Propiedades del concreto-estado fresco: ........................................................... 17

4.3.2. Propiedades del concreto-estado endurecido .................................................... 19

4.4. MAMPOSTERÍA: .......................................................................................................... 22

4.4.1. MAMPOSTERÍA CONFINADA: ............................................................................. 22

4.4.2. MAMPOSTERÍA ARMADA: .................................................................................. 22

4.4.3. CLASIFICACIÓN: .................................................................................................. 23

4.4.4. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MAMPOSTERÍA: ............................................ 23

4.4.5. Propiedades de Deformación: ............................................................................ 25

4.5. LADRILLO: ................................................................................................................... 26

4.5.1. Propiedades físicas: ............................................................................................ 27

4.5.2. Propiedades Mecánicas: ..................................................................................... 30

4.6. ACERO ESTRUCTURAL:................................................................................................ 32

4.6.1. Propiedades Fisicomecánicas: ............................................................................ 33

4.6.12. Tipos de Aceros estructurales:............................................................................ 34

4.6.2. Acero estructural en Perú ................................................................................... 35


2

4.7. PLASTICOS: ................................................................................................................. 42

4.7.1. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS PLASTICOS:.................................................. 42

4.8. VIDRIO: ....................................................................................................................... 47

4.8.1. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL VIDRIO .............................................................. 47

V. GLOSARIO DE TERMINOS ................................................................................................... 48

VI. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 49

VII. RECOMENDACIONES ...................................................................................................... 50

VIII. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 51


3

I. RESUMEN:

En el siguiente informe se realiza la descripción y análisis de los materiales de

construcción usados en ingeniería civil tales como: acero, adobe, agregados,

ladrillo, plásticos, concreto, yeso, madera entre otros, realizada dicha

investigación en el libro de Jorge Gomes Domínguez.

EL trabajo consiste en analizar las propiedades físicas y mecánicas de los

materiales de construcción para poder realizar cualquier diseño en obras de

ingeniería civil, que resulte ser económica, funcional y segura para las

personas.

II. INTRODUCCIÓN:

Los materiales de construcción constituyen un área muy importante en la

formación de los ingenieros civiles. La gran diversidad de obras civiles en las

que el ingeniero puede participar requieren de conocimientos básicos

firmemente consolidados, y que le permitan, con la práctica profesional

ahondar en la tecnología de los materiales empleados en la industria de la

construcción. Para el ingeniero civil es muy importante optimizar los recursos

económicos disponibles para construir las obras, esto lo puede lograr entre

otras cosas haciendo buen uso tanto de los materiales baratos como de los

materiales caros. A un lado de la búsqueda de una economía bien entendida, el

ingeniero tiene la obligación de construir obras que además de ser seguras

reflejen la mejor calidad de vida de sus ocupantes o usuarios, apegándose

siempre a las especificaciones y reglamentos de construcción vigentes

(JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).


4

III. OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL

Identificar las principales propiedades físicas y

mecánicas de los materiales de construcción.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar el comportamiento de los materiales estructurales

más usados en la construcción.

Determinar las características de los materiales estructurales

más usados en la construcción.


5

IV. MARCO TEORICO

4.1. MADERA

Sin duda alguna la madera es uno de los materiales más antiguos en

cuanto a su uso, desde tiempos remotos el hombre la ha usado para

fabricar utensilios de todo tipo y como elemento estructural para

fabricar su refugio o habitación. Este recurso renovable ha sido y

está siendo explotado de una manera irracional, claro hay sus

excepciones, pero existe una gran parte de la superficie terrestre

que ya muestra los efectos irreversibles de la erosión a causa de la

tala inmoderada (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

Es un producto de origen natural y renovable, cuyo proceso

productivo en relación a otros productos industrializados, requiere un

bajo consumo energético y respeta la naturaleza. Constituye uno de

los escasos materiales de construcción de origen natural. A

diferencia de otras materias primas, la madera cuando envejece o

deja de realizar su función estructural, no constituye ningún peligro

para el medio ambiente, ya que es fácilmente renovada.

4.1.1. Estructura de la madera: La madera que se obtiene de los árboles se conforma de raíz, tronco

y ramas, la mayor parte de la madera que se usa en la construcción

proviene de los troncos, la estructura macroscópica y microscópica

de ésta parte del árbol depende de las condiciones climáticas y de

los nutrientes del suelo. La estructura de la raíz, del tronco y de las

ramas es fibrosa, presentando las fibras una orientación paralela al

eje longitudinal de estas partes. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ,

2007).


6

IMAGEN N°1

FUENTE :(JORGE GOMES DOMINGUES)

4.1.2. Propiedades:

4.1.2.1. Propiedades Químicas: Los componentes químicos

principales forman el 97% de la madera.

Celulosa..................40 - 60%

Hemicelulosa..........15 - 35%

Lignina

Resinosas.............28 - 41%

Frondosas.............18 - 25%

Otros componentes secundarios que forman del 3 al 10%

de la madera son resinas, grasas sustancias tanínicas,

etc.

4.1.2.2. Propiedades Físicas:

Color: las duras tienen un color más oscuro o intenso; las

maderas blandas tienen colores más blancos.

Textura: depende del tamaño de los poros, condiciona el

tratamiento necesario antes de pintarla, barnizarla, etc.

Veteado: orientación de las capas que forman la madera.

Según como sea la madera requerirá tratamientos de

acabados diferentes.


7

Densidad: cuanto mayor es más pesada y resistente es la

madera.

Hendibilidad: facilidad de hendirse o partirse.

Dureza: resistencia a ser penetrada, cortada o lijada.

Flexibilidad: facilidad para doblarse. Depende del grado

de humedad.

Durabilidad: varía por la especie y por la forma de secado.

Influye las alternativas de humedad y sequedad.

Densidad: es la relación que existe entre el peso de la

madera y su volumen.

Contracción e hinchamiento: la madera cambia de

volumen al variar su contenido de humedad.

4.1.2.3. Propiedades mecánicas:

Compresión, Corte y Flexión (ASTM D-2555.)

Dentro de las propiedades mecánicas que son de mayor

interés en el comportamiento estructural de la madera se

encuentran la resistencia a compresión, la resistencia al

corte y la Resistencia a la flexión (JORGE GÓMEZ

DOMÍNGUEZ, 2007)

IMAGEN N° 2

FUENTE :(JORGE GOMES DOMINGUES)


8

Evaluación de la Resistencia a Compresión, Corte y

Flexión de la Madera.

En todos los casos la orientación de las fibras es

determinante en los resultados de las pruebas, así por

ejemplo la madera posee una mayor resistencia a la

compresión si la fuerza aplicada es paralela a las fibras

(⎥⎜). Si la carga es aplicada en forma perpendicular a las

fibras (⊥), la capacidad disminuye, en promedio este valor

es de aproximadamente un 30 % de la resistencia obtenida

cuando las fibras son paralelas a la carga. (JORGE

GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

Ecuación 1

Fórmula para hallar la compresión de la madera

Donde:

Fn = resistencia a compresión en la dirección θ en grados,

medidos con respecto a la posición de las fibras.

Ft = resistencia a compresión perpendicular o

transversal a las fibras.

Fp = resistencia a compresión paralela a las fibras.

Fp θ = ángulo de inclinación de la carga aplicada con

respecto a la posición de las fibras.

En el caso de la resistencia al esfuerzo cortante, la

madera presenta una mayor resistencia cuando la

fuerza cortante actúa en forma perpendicular a la

orientación de las fibras (JORGE GÓMEZ

DOMÍNGUEZ, 2007)


9

Aunque la madera posee una muy buena capacidad a

la tensión (tres veces mayor que la compresión),

siempre y cuando la fuerza se aplique en forma

paralela a las fibras, usualmente no se le trabaja en

este sentido en forma directa (una excepción son

algunos elementos en las armaduras de madera)


Módulo de elasticidad (ASTM D-2555.)

El módulo de elasticidad de la madera como de otros

materiales, es un parámetro que nos indica la capacidad

de la madera para resistir deformaciones, entre más alto

sea su valor, más rígida será la madera. El módulo de

elasticidad es empleado en el diseño para predecir y

controlar las deformaciones de los elementos fabricados

con este material.

Para el módulo de elasticidad se toma en consideración la

siguiente tabla:

TABLA N° 2

Densidad Básica: w

TABLA N° 3


10

Variabilidad en Resistencia

TABLA N° 4

Correlación del contenido de humedad y resistencia a

compresión de la madera

IMAGEN N° 3

Esfuerzos admisibles

obtenidos en madera húmeda y pueden ser usados para

madera seca, basándose en la hipótesis de que la madera

seca tiene igual o mayor resistencia que la húmeda.

Los esfuerzos admisibles están basados en resultados de

ensayos con probetas pequeñas libres de defectos de 104

especies del grupo Andino (incluyendo 20 del Perú) según

la norma ITINTEC.


11

Para los esfuerzos de tracción, se consideró que los

esfuerzos admisibles, son el 70% de los correspondientes

a flexión. Los esfuerzos admisibles se han determinado

aplicando la siguiente expresión:

Ecuación 2

Coeficientes considerados para la determinación de los

esfuerzos admisibles.

TABLA N° 5

Los esfuerzos admisibles, son los mostrados en la siguiente

tabla:

TABLA N° 6


12

4.1.2.4. Tiempo mínimo de resistencia al fuego entre

edificaciones a base de madera según el tipo de

ocupación predominante:

TABLA N° 7


13

4.2. ADOBE:

Se define el adobe como un bloque macizo de tierra sin cocer, el cual

puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad frente a

agentes externos. El adobe es higrófilo, tiende a absorber la humedad

atmosférica cuando el aire está saturado de manera que por ello

pierde su resistencia a los esfuerzos, aun los de su propio peso.

4.2.1. Unidad o bloque de adobe:

La Norma recomienda los siguientes porcentajes: Arcilla 10 – 20%,

limo 15 – 25% y arena 55 – 70%.

En cuanto a los límites de Asterberg, es recomendable que el límite

líquido varíe entre 20 y 40; por debajo de 20 se trata de suelos no

cohesivos y por encima de 40 el comportamiento del suelo es

deficiente ante la humedad.

Es recomendable que el índice plástico sea menor que 20002E. El

porcentaje de sales solubles no debe superar el 0.2%, dado que si el

valor es mayor entonces ocasionará a la larga un desmoronamiento

del adobe, pulverizándolo literalmente, proceso que se agrava ante la

humedad.

4.2.2. Materiales

4.2.2.1. TIERRA: Es un suelo inorgánico, su color será claro

brillante.

4.2.2.2. ARENA: El contenido de arena es adecuado, también

contiene arcilla quien ayuda para una adecuada

resistencia a los adobes.

4.2.2.3. PAJA: La paja reduce efectivamente las contracciones

debidas al secado al aire libre de los adobes y mejora su

adherencia con otros materiales, por lo que se consigue

mejorar el conjunto de la albañilería al incrementarse la


14

adherencia con el mortero. La paja se cortará de 10cm

de longitud. Su uso es indispensable también para tortas

de barro para reducir el agrietamiento por contracción

durante el secado.

4.2.2.4. AGUA: El agua será bebible, limpia, libre de sustancias

deletéreas, ácidos, álcalis y materia orgánica.

4.2.3. Dimensiones Las dimensiones más recomendables son 40 cm.x 40 cm.x 10 cm., lo

cual brinda seguridad ante el efecto de corte producido por los

sismos. Sin embargo, suelen hacerlos de 0.40 X 0.20 X 0.15, por lo

que, si se hacen muros de cabeza, el traslape entre adobes es

apenas 0.10 y si se hacen solo de soga serán más débiles ante el

efecto de corte.

IMAGEN N° 4

4.2.4. Propiedades

4.2.4.1. Color: Es de color tierra.

4.2.4.2. Estado: Sólido y respectivamente seco.


15

4.2.4.3. Plasticidad: Debido a la arcilla. Debe tener entre un 15%

y un 30%.

4.2.4.4. Componentes: 20% de barro o arcilla, 80% de flora

vegetal: zacate de arroz, flora de montaña, hoja de pino o

estiércol de caballo, en el norte utilizan cuarzo que

abunda y mejora la calidad.

4.2.4.5. Resistencia: Sus resistencias a la compresión son bajas

(de 3 a 5 Kg. por cm2) cuando está seco y pueden

considerarse nulas a los esfuerzos de tracción. Por esas

mismas características su manipulación se vuelve más

difícil, los adobes se quiebran al no haber sido “curados

“de manera que puedan resistir su manejo para

colocación en su lugar.

4.2.5. Esfuerzos admisibles:

Los ensayos de diseño considerarán la variabilidad de los materiales

a usarse. Para fines de diseño se considerará los siguientes

esfuerzos mínimos:

Resistencia a la compresión de la unidad:

Resistencia a la compresión de la albañilería:

Resistencia a la compresión por aplastamiento:

Resistencia al corte de la albañilería:

4.2.5.1. Resistencia a la compresión de la unidad:

Se ensaya cubos labrados cuya arista será igual a la

menor dimensión de la unidad de adobe. Ensayar

mínimo de 6 cubos secos, definiéndose la resistencia


16

ultima como el valor que sobrepase en el 80% de las

piezas ensayadas. Resistirá no menos de 12 kg/cm2.

4.2.5.2. La resistencia a la compresión de la albañilería:

La resistencia a la compresión de la albañilería podrá

determinarse por:

Las pilas estarán compuestas por el número entero de

adobes necesarios para obtener un coeficiente de

esbeltez (altura / espesor) del orden de

aproximadamente tres (3). Con la siguiente expresión:

Esfuerzo de compresión último de la pila

Alternativamente cuando no se realicen ensayos de

pilas, se podrá usar el siguiente esfuerzo admisible

4.2.5.3. esfuerzo admisible de compresión por

aplastamiento:

El esfuerzo admisible de compresión por aplastamiento

será: m ,1 25

4.2.5.4. Resistencia al corte de la albañilería:

La resistencia al corte de la albañilería se podrá

determinar por:

Ensayos de compresión diagonal con materiales y

tecnología a usarse en obra. Se ensayarán un

mínimo de tres (3) especímenes.

El esfuerzo admisible al corte del muro ( ) se

obtendrá con la expresión:

Donde:


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= esfuerzo último del murete de ensayo.

Este valor será el sobrepasado por 2 de cada 3 de los

muretes ensayados.

Alternativamente cuando no se realicen ensayos de

muretes, se podrá usar el siguiente esfuerzo

admisible al corte:

4.3. CONCRETO:

El concreto puede ser definido pues, como la mezcla de un material

aglomerante (normalmente en nuestro medio cemento PORTLAND

hidráulico), unos agregados inertes, agua y eventualmente aditivos

y/o adiciones, que al endurecer forman una masa dura y compacta,

la cual después de cierto tiempo tiene como propiedad fundamental

ser capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.

4.3.1. Propiedades del concreto-estado fresco:

Las propiedades en estado fresco del concreto deben permitir que se

llene adecuadamente los encofrados y los espacios alrededor del

acero de refuerzo o armadura, así como obtener una masa

homogénea sin grandes burbujas de aire o agua atrapada.

4.3.1.1. Trabajabilidad:

Es aquella que determina cual es el trabajo utilizado en

vencer la fricción entre los componentes del concreto, y

entre este y el encofrado o refuerzo, para lograr una

compactación adecuada. En otras palabras, es la

capacidad que él tiene para ser colocado y compactado

apropiadamente sin que se produzca segregación

alguna. La trabajabilidad está representada por el grado

de compacidad, plasticidad y la consistencia o movilidad.


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Factores que afectan trabajabilidad:

• Contenido de agua de mezclado.

• Contenido de aire.

• Propiedades del agregado.

• Relación pasta agregados.

• Condiciones climáticas.

Ensayos para medir la trabajabilidad

IMAGEN N° 5

4.3.1.2. Segregación:

Un aspecto importante de la trabajabilidad y que

generalmente se considera como otra propiedad, es la

inclinación a la segregación, definida como la tendencia

de separación de las partículas gruesas de la fase

mortero del concreto.


19

IMAGEN N° 6

4.3.1.3. Exudación o sangrado:

Es una forma de segregación o sedimentación, en la cual

parte del agua de mezclado tiende a elevarse a la

superficie de una mezcla de concreto recién colocado.

4.3.2. Propiedades del concreto-estado endurecido

4.3.2.1. Resistencia a compresión

Para propósitos de diseño estructural, la resistencia la

compresión es el criterio de calidad, y de allí que los

esfuerzos de trabajo estén prescritos por los códigos en

términos de porcentajes de la resistencia a compresión.

IMAGEN N° 7

4.3.2.2. Resistencia a tracción

El concreto es bastante débil a esfuerzos de tracción,

esta propiedad conduce generalmente a que no se tenga

en cuenta en el diseño de estructuras normales. La

tracción tiene que ver con el agrietamiento del concreto.


20

IMAGEN N° 8

4.3.2.3. Resistencia a flexión

Los elementos sometidos a flexión tienen una zona

sometida a compresión y otra región en que predominan

los esfuerzos de tracción. Ese factor es importante en

estructuras de concreto simple, como las losas de

pavimentos.

IMAGEN N° 9

4.3.2.4. Resistencia cortante

La resistencia del concreto a esfuerzos cortantes es

baja, sin embargo, generalmente es tenida en cuenta por

los códigos de diseño estructural. Este tipo de esfuerzo

es importante en el diseño de vigas y zapatas, en donde

se presentan en valores superiores a la resistencia del

concreto.


21

IMAGEN N° 10

4.3.2.5. Relación esfuerzo deformación de concreto

a compresión

Las gráficas tienen una rama ascendente casi lineal

cuya pendiente varía de acuerdo a la resistencia y se

extiende hasta aproximadamente 113 a 112 de f'c.

Posteriormente adoptan la forma de una parábola

invertida cuyo vértice corresponde al esfuerzo máximo

en compre. (E. HARMSEN, 2002).

Gráfico Nº 1

Fuente:(Teodoro Harmsen)


22

4.3.2.6. Módulo de elasticidad del concreto

Gráfico Nº 2

Fuente:(Teodoro Harmsen)

4.4. MAMPOSTERÍA:

Más que un material de construcción es un sistema tradicional

de construcción que consiste en levantar muros, mediante la

colocación manual de los elementos o los materiales que los

componen (denominados mampuestos) que pueden ser: Ladrillos,

Bloques de cemento prefabricados, piedras (talladas en formas

regulares o no).

Se unen utilizando un mortero de cemento y arena con un poco de

agua. La mampostería al adoptar soluciones de refuerzo y

confinamiento mejora notablemente su capacidad sismo-resistente.

4.4.1. MAMPOSTERÍA CONFINADA:

Mampostería construida rígidamente rodeada en sus cuatro lados por

viga y pilares de concreto armado no proyectados para que trabajen

como pórticos resistentes a flexión. Es apta para construcciones en

altura hasta unos seis pisos. Los muros confinados estructurales

están diseñados para soportar las losas y techos, además de su

propio peso, y resisten las fuerzas horizontales causadas por un

sismo o el viento.

4.4.2. MAMPOSTERÍA ARMADA:

https://es.wikipedia.org/wiki/Construcci%C3%B3n

https://es.wikipedia.org/wiki/Pared

https://es.wikipedia.org/wiki/Ladrillos

https://es.wikipedia.org/wiki/Cemento

https://es.wikipedia.org/wiki/Piedra


23

Mampostería en la que se colocan varillas o mallas de acero,

impregnadas en mortero o concreto, para que los materiales trabajen

en conjunto. Los materiales utilizados para la construcción de

mampostería estructural deben cumplir con los requisitos de calidad

especificados en la Norma sismo resistente E030.

4.4.3. CLASIFICACIÓN:

4.4.3.1. Mampostería Reforzada:

Estructura formada por piezas de mampostería vertical,

unidas por mortero, reforzada internamente con barras y

alambres de acero.

4.4.3.2. Mampostería Simple (No Reforzada):

Estructura con piezas de mampostería de perforación

vertical que no cumplen cuantías mínimas.

4.4.3.3. Mampostería de Muros Confinados:

Estructura conformada de piezas de mampostería,

reforzada de manera principal con elementos de concreto

armado.

4.4.4. PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA MAMPOSTERÍA:

4.4.4.1. Resistencia a la Compresión:

Se calcula en función a la resistencia de sus

componentes.


24

4.4.4.2. Resistencia al Corte:

Se le realiza mediante la relación deducida de ensayos

entre la resistencia a corte puro (tabla) y el esfuerzo de

compresión realizado.

TABLA N° 8

La resistencia a corte de la mampostería fvm será el menor de los

valores:

fvm = fvmo + 0.4σd

ó = 0.065 fb, no menor que fvm

ó = el valor límite de la tabla 6.3

Donde:


25

fvmo = resistencia a corte puro, con esfuerzo de compresión

nula según normas.

σd= esfuerzo de cálculo a compresión prependicular a la

tabla en el nivel considerado.

f’u = resistencia a compresión normalizada de las piezas de

mampostería (perpendicular).

4.4.4.3. Resistencia a Flexión:

Esta se emplea solo para el cálculo de muros con

acciones variables normales a su superficie (viento). Se

expresa como la letra “F” seguida por las resistencias de

flexión en MPa.

F = fxm1/fxm2

Ejemplo: F = 0.35/1.00

4.4.5. Propiedades de Deformación:

Gráfico Nº 3

4.4.5.1. Módulo de Elasticidad:

Se determinará mediante ensayos según la norma

respectiva con la carga de servicio, por ejemplo: con un

tercio de la carga máxima.


26

Si no se tiene un valor determinado experimentalmente,

podemos tomar los siguientes valores:

Mampostería en Concreto: Em = 750 f’m ≤ 14000

MPa.

Mampostería en Arcilla: Em = 500 f’m ≤ 10000 MPa.

Mortero de Relleno: Em = 4000 √ ≤ 20000 MPa.

4.4.5.2. Módulo de Elasticidad Transversal o de Corte:

Si no se tiene valores de G más precisos podemos tomar los

siguientes valores:

Mampostería: Gm = 0.4Em

Mortero de Relleno: Gr = 0.5Er

4.5. LADRILLO:

El ladrillo es una pieza, en forma de prisma rectangular; al cual sirve

para la construcción de diversas edificaciones. Es fabricado

generalmente de tierra arcillosa, amasado con agua, moldeado,

secado y luego cocido en alta temperatura (800 °C a 1000 °C).

(Hernández, 2015).

Un ladrillo es empleado en albañilería, para la ejecución de fábricas

de ladrillo, ya sean muros, tabiques, tabicones, etc. Este cuadro

indica que, según su forma, los ladrillos se clasifican en:


27

TABLA N° 9 Fuente: (Hernández, 2015)

4.5.1. Propiedades físicas:

4.5.1.1. Variación dimensional:

Variación en porcentaje de cada dimensión de la unidad

de albañilería (NTP 399.604). Se enfatiza en la relación

que mantiene con el espesor de las juntas, y por

consiguiente con la altura de las hiladas. Esto indica que,

a mayor variabilidad dimensional de las unidades, mayor

será la variación en el espesor de las juntas ocasionando

que la albañilería sea menos resistente a corte y a

compresión. (Hernández, 2015).


28

IMAGEN N° 11

4.5.1.2. Absorción:

Porcentaje de agua retenido en una unidad de albañilería

por la inmersión en el agua por un lapso de 24 horas.

(NTP 399.604). Las unidades de albañilería se asentarán

con las superficies limpias de polvo sin agua libre. El

asentado se realizará presionando verticalmente las

unidades, sin bambolearlas. (Hernández, 2015).

IMAGEN N° 12

4.5.1.3. Absorción Máxima:

Porcentaje de agua retenido en una unidad de albañilería

por la inmersión en el agua en ebullición por un lapso de

5 horas. (NTP 399.604).


29

IMAGEN N° 13

4.5.1.4. Coeficiente de saturación:

Es la relación que existe entre la absorción y la absorción

máxima. (NTP 399.613).

4.5.1.5. Succión:

Cantidad de agua que atrapa el ladrillo en la cara de

asiento. (NTP 399.613).

La succión es la medida de avidez de la unidad de

albañilería en la cara de asiento y es una característica

muy importante que define la relación mortero – ladrillo

en la interface de contacto y por ende la resistencia a

tracción de la albañilería. (Hernández, 2015).

IMAGEN N° 14

4.5.1.6. Alabeo:

Es la forma en la cual se encuentra el ladrillo, ya sea

determinando si es cóncava o convexa, de manera que


30

se observara que no coincidirá con un plano. (NTP

399.613).

El alabeo define la altura de las hiladas, pues se

manifiesta con mayores variaciones, en necesidad de

aumentar el espesor de la junta de mortero por encima

de lo necesario para adhesión (de 9 a 12 mm),

produciendo una albañilería con baja resistencia a

compresión. (Hernández, 2015).

IMAGEN N° 15

4.5.1.7. Densidad:

Es la cantidad de masa entre la cantidad de volumen de

esta misma, esto quiere decir que es la cantidad de masa

contenida en una unidad de volumen. (NTP 399.604).

IMAGEN N° 16

4.5.2. Propiedades Mecánicas:


31

4.5.2.1. Resistencia a la compresión: Es la capacidad de

resistir o que ofrece un material frente a una carga

actuante por unidad de área. (NTP 399.604).

La resistencia a la compresión es la principal propiedad

de la unidad de albañilería. Valores altos en la

resistencia a la compresión señalan buena calidad para

todos los fines estructurales y de exposición. Valores

bajos, son señal de unidades que producirán albañilería

poco resistente y poco durable. (Hernández, 2015).

IMAGEN N° 17

4.5.1.2. Módulo de Elasticidad:

Es la relación de esfuerzo entre deformación,

gráficamente indica cierta cantidad de esfuerzo que

necesita para deformarse para que luego de suprimir el

esfuerzo vuelva a su estado natural.

El módulo de elasticidad es una constante elástica, es

uno de los parámetros físicamente medibles que

caracterizan el comportamiento elástico de un sólido

deformable elástico. A veces se usa el término

constante elástica también para referirse a

https://es.wikipedia.org/wiki/Elasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)

https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformables

https://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos_deformables


32

los coeficientes de rigidez de una barra o placa elástica.

(Hernández, 2015).

Para efectos del diseño estructural, las unidades de

albañilería tendrán las características indicadas en la

siguiente tabla.

TABLA N° 10

Fuente: (RNE, 2014)

4.6. ACERO ESTRUCTURAL:

En las secciones precedentes se han mostrado algunas de las

características del concreto entre ellas su limitada resistencia a la

tracción. Para que este material pueda ser utilizado eficientemente

en la construcción de obras de ingeniería se requiere de elementos

que le permitan salvar esta limitación. En el caso del concreto

armado, el acero es el encargado de esta función. (E. HARMSEN,

2002)

El acero es una aleación de diversos elementos entre ellos:

carbono, manganeso, silicio, cromo, níquel y vanadio. El carbono

es el más importante y el que determina sus propiedades

mecánicas.

https://es.wikipedia.org/wiki/Rigidez


33

A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la

tracción y el límite elástico aumentan. Por el contrario, disminuye la

ductilidad y la tenacidad. El manganeso es adicionado en forma de

ferro-manganeso. Aumenta la forjabilidad del acero, su

templabilidad y resistencia al impacto. Así mismo, disminuye su

ductilidad. El silicio se adiciona en proporciones que varían de

0.05% a 0.50%. Se le incluye en la aleación para propósitos de

desoxidación pues se combina con el oxígeno disuelto en la

mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasión y la

templabilidad; el níquel, por su parte, mejora la resistencia al

impacto y la calidad superficial. Finalmente, el vanadio mejora la

temperabilidad. (E. HARMSEN, 2002)

El acero para ser utilizado en concreto armado se fabrica bajo las

normas ASTM-A-6151615M-00, y A-7061706M-00. En el Perú es

producido a partir de la palanquilla, pero en el extranjero también se

suele conseguir el reciclaje de rieles de tren y ejes usados. Estos

últimos son menos maleables, más duros y quebradizos

El acero estructural es una aleación de hierro, carbón y otros

minerales en bajo porcentaje como Silicio (Si), Fósforo (P), entre

otros, que le dan unas características propias de deformación

elástica y protección a la corrosión.

4.6.1. Propiedades Fisicomecánicas:

4.6.1.1. Uniformidad:

el acero es un material homogéneo, que tiene la ventaja

de conservar sus propiedades a través del tiempo.

4.6.1.2. Elasticidad:

es la propiedad que tienen los cuerpos de recuperar

tamaño y forma después de la deformación.


34

4.6.1.3. Plasticidad:

Es la propiedad que permite a los cuerpos conservar la

deformación después de suprimir la carga.

4.6.1.4. Límite de fluencia:

Es el esfuerzo a partir del cual el material presenta un gran

incremento en sus deformaciones, sin existir incrementos

correspondientes en el esfuerzo.

4.6.12. Tipos de Aceros estructurales:

TIPOS USOS

ASTM A36 Placas de conexión Anclaje de barras redondas lisas (OS) y perfiles (LI) Cuerdas superiores e inferiores de Armaduras Largueros Contravientos de cubiertas

ASTM A529 G50

Placas hasta 1” de espesor Canales (CE) pequeños utilizados para alfardas de escaleras y conexiones de poste de viento. Cuerdas de armaduras Montantes y diagonales Contravientos laterales

ASTM A572 G50

Placas hasta 4” Vigas principales Vigas secundarias

ASTM A 588 Acero patinable (expuesto a la intemperie) Plataformas marinas

ASTM A 709 Puentes Torres de transmisión

ASTM A 992 Vigas Columnas Postes de viento Trabes carril

ASTM A 53 Tubos estructurales

ASTM A 500 Columnas de secciones huecas cuadradas Columnas de secciones huecas circulares Columnas de secciones huecas rectangulares

ASTM A 501 Bastidores Base de tanques de gas, de agua, etc

TABLA N° 11 Tipos y usos de acero estructural Fuente: (GERDAUCORSA, 2015)


35

4.6.2. Acero estructural en Perú

4.6.2.1. ACEROS AREQUIPA

Ángulos Estructurales

IMAGEN N° 18

Fuente: Aceros Arequipa.

Presentación:

Se producen en longitudes de 6m. se suministran en

paquetones de 2TM.

Normas técnicas:

Propiedades Mecánicas: ASTM A36

Usos:

En la fabricación de estructuras de acero para plantas

industriales almacenes, techos de grandes luces,

industria naval, carrocerías, torres de transmisión.

También se utiliza para la confección de puertas

ventanas y rejas.

Propiedades Mecánicas:

LIMITE DE FLUENCIA (fY) 2530 kg/cm2

minimo

RESISTENCIA A LA TRACCION (R)

4080-5620 kg/cm

2

RELACION R/fy Mayor o igual a 1.25

ALARGAMIENTO (mm) 200mm

Espesores : 2.0mm,2.5mm,3.0mm,4.5mm y 6 mm


36

TABLA N° 11 Fuente: Aceros Arequipa.

Ángulos Estructurales de Calidad Dual

IMAGEN N° 19

Fuente: Aceros Arequipa.

Presentación: Se producen en longitudes de 6m. se

suministran en paquetones de 2TM.

Normas técnicas:


Usos:

En la fabricación de estructuras de acero para plantas

industriales almacenes, techos de grandes luces,

industria naval, carrocerías, torres de transmisión.

También se utiliza para la confección de puertas

ventanas y rejas.




4590-5620 kg/cm2




Tees:


37

IMAGEN N° 19 Fuente: Aceros Arequipa.

Presentación: Se producen en longitudes de 6m.

Además, las barras de diámetros mayores a 1” se

entregan pulidas.

Normas técnicas:


Usos:

Estructuras de construcción civil, torres de trasmisión,

tijerales, construcción de puertas, rejas de seguridad,

carpintería metálica, etc.





4080-5620 kg/cm2



Planchas gruesas LAC

IMAGEN N° 20

DIMENSIONES

SISTEMA METRICO (mm) SISTEMA INGLES (pulgadas)

20X20X3.0 1 1/4X 1 ¼ X 1/8

25X25X3.0 1 1/2X 1 ½ X 1/8

1 ½ X 1 ½ X 3/16

2X2X1/4


38

Fuente: Aceros Arequipa

Planchas de acero laminadas en caliente con bordes

de laminación de espesores mayores a 4.75 mm

Norma técnica:


Usos:

Construcción de silos, plataformas, embarcaciones,

equipamiento pesado, carrocerías, etc.




4080-5620 kg/cm2



TABLA N° 15 Fuente: Aceros Arequipa

Tubo LAC ASTM 500

IMAGEN N° 21


Tubo fabricado con acero al carbono laminado en

caliente LAC utilizando l sistema de soldadura por

resistencia eléctrica por inducción de alta frecuencia

longitudinal.

Normas técnicas:



39

Usos:

Estructuras livianas y pesadas diversas, tijerales,

postes, cercos perimétricos, carrocerías, etc.


Grado A

LIMITE DE FLUENCIA (fY) 230 Mpa redondo , 270 Mpa Cuadrado y rectangular


310 Mpa redondo , Cuadrado y rectangular


Grado B

LIMITE DE FLUENCIA (fY) 290Mpa redondo , 315 Mpa Cuadrado y rectangular


400 Mpa redondo , Cuadrado y rectangular


Tubo ASTM A53

IMAGEN N° 21


Tubo para alta presión fabricados con acero al carbono

de calidad estructural, utilizando el sistema de

soldadura por resistencia eléctrica por inducción de alta

frecuencia longitudinal (ERW).

Normas técnicas:



40

Usos:

Conducción para alta presión de agua, gas, vapor,

petróleo, aire presurizado fluidos no corrosivos.


Grado A

LIMITE DE FLUENCIA (fY) 205 Mpa


330 Mpa


Grado B

LIMITE DE FLUENCIA (fY) 240 Mpa


4.6.13. a


4.6.2.2. SIDERPERU

Planchas gruesas

TABLA N° 17 Fuente: Siderperu.


41




42

4.7. PLASTICOS:

Los plásticos están llamados a ser uno de los materiales más

importantes en el futuro, aunque ya tienen de hecho un lugar muy

importante en la industria, día a día se descubren nuevas variedades

de plásticos y nuevas aplicaciones. Es difícil pensar en alguna

actividad del hombre en la cual no se haga uso de los plásticos. La

construcción no es una excepción, aunque a los plásticos aún no se

les emplea para sustituir el esqueleto estructural hecho ya sea de

madera, acero o concreto. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

Los plásticos son materiales que se comportan plásticamente en

alguna etapa de su vida, son sustancias orgánicas, es decir se

componen básicamente de carbono y se fabrican artificialmente. Los

plásticos se clasifican en dos tipos o familias principales, los

termoplásticos y los termo fijos (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ,

2007).

4.7.1. PROPIEDADES MECANICAS DE LOS PLASTICOS:

Las propiedades mecánicas de los plásticos dependen en

particular del tipo de plástico de que se trate, de la técnica

de manufactura del mismo, de las condiciones climáticas

bajo las cuales se ensaye y por supuesto del tipo de carga

aplicada. Los plásticos son materiales muy versátiles, pero

muy susceptibles a variaciones en sus propiedades

mecánicas, químicamente podemos hablar del mismo

material sin embargo las propiedades físicas (aspecto,

textura color, etc.) y Jorge Gómez Domínguez 192

mecánicas del producto elaborado pueden cambiar de

objeto a objeto fabricado, dependiendo del control de

calidad del proceso. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

4.7.1.1. Resistencia y rigidez:

Los plásticos poseen diferentes capacidades de


43

resistencia a la compresión que, a la tensión, por lo

que se debe tener cuidado al manejar dichos

parámetros, la resistencia de los plásticos puede

variar desde muy baja para plásticos suaves hasta

muy alta para plásticos muy rígidos. Algunos plásticos

como los poliésters pueden competir fácilmente con el

acero en cuanto a la capacidad a tensión, otros como

el Fenol Formaldehído superan fácilmente al concreto

de resistencia convencional Muchos de los plásticos

tienen mejor resistencia a la fluencia en flexión de lo

que pueden alcanzar en una prueba de tensión

directa. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

TABLA N° 19 Fuente: (Teodoro harmsen)

La rigidez es una propiedad muy importante en el


44

diseño de las estructuras, al igual que para otros

materiales esta propiedad se asocia al módulo de

elasticidad (E). En el caso de los plásticos se puede

apreciar que esto constituye una limitante muy fuerte

puesto que los valores que pueden proporcionar son

muy bajos para competir con otros materiales como el

acero, el aluminio, o el concreto reforzado Además el

comportamiento de los plásticos depende en gran

medida de la temperatura ambiental (T) y del tiempo

de carga (t), de manera que la relación tradicional

entre el valor del módulo de elasticidad (E) el

esfuerzo (σ ) y la deformación unitaria (ε ), se

expresaría como sigue: (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ,

2007).

Ecuación n° 3

Fórmula para hallar la compresión de la madera

La expresión anterior denota la influencia que tienen tanto la temperatura como el tiempo en

el que actúa la carga en la deformación producida

Gráfico Nº 4

Fuente:(Jorge Gomes Domínguez)

4.7.1.2. Deformabilidad y tenacidad.

Algunos plásticos poseen una gran capacidad de


45

carga y de deformación, esto es benéfico cuando se

trata de absorber energía durante un impacto, pero

perjudicial cuando se trata de controlar las

deformaciones de un elemento estructural. La

tenacidad de los plásticos puede ser muy variable, así

como existen plásticos muy suaves y deformables los

existe muy duros y frágiles, por lo que es necesario

realizar algunas pruebas para detectar esta

propiedad. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

IMAGEN N° 22 Fuente: (JORGE GOMES DOMINGUES)

4.7.1.3. Deformabilidad y tenacidad.

La aplicación de un esfuerzo constante en los

materiales plásticos produce una deformación que

depende del tiempo, ésta deformación se conoce

como deformación diferida (creep). El fenómeno

también se presenta en otros materiales como el

concreto, la cerámica y los metales (JORGE GÓMEZ

DOMÍNGUEZ, 2007).


46

Gráfico Nº 5 Fuente:(Jorge Gomes Domínguez)

4.7.1.4. Expansividad térmica.

Con relación a la expansión térmica, los plásticos

presentan algunas desventajas con respecto a otros

materiales, por ejemplo, si consideráramos como referencia

que la cerámica se expande una unidad de longitud debido

a su coeficiente de expansión térmica, el concreto se

expandiría 3 veces más, el vidrio 4 veces más y algunos

plásticos pueden expandirse hasta 60 veces más (no

elastómeros).


47



4.8. VIDRIO:

El vidrio es un material que se obtiene artificialmente mediante la

mezcla y fusión a altas temperaturas de un material silicoso y

diversos óxidos. El vidrio se comporta como un líquido viscoso

cuando está fundido y al irse enfriando se endurece tomando la

forma que se desee. Una vez endurecido, el vidrio se caracteriza

por ser sumamente frágil, sin embargo, puede desarrollar una

gran resistencia dependiendo de su composición química.


4.8.1. PROPIEDADES MECÁNICAS DEL VIDRIO

4.8.1.1. Resistencia a compresión

Puede ser hasta de 12,000 kg/cm2. (JORGE

GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007)

4.8.1.2. Resistencia a la tensión

Puede alcanzar los 1,000 kg/cm enorme capacidad

mecánica del vidrio plano puede verse disminuida


48

considerablemente por las imperfecciones del

material o el maltrato en su manejo, por estas

razones, frecuentemente se adoptan coeficientes de

seguridad conservadores, especialmente en

estructuras complejas. (JORGE GÓMEZ

DOMÍNGUEZ, 2007).

4.8.1.3. Capacidad a la flexión

Que se puede llegar a tener en el vidrio plano se

encuentra alrededor de los 100 kg/cm (JORGE GÓMEZ

DOMÍNGUEZ, 2007).

4.8.1.4. Módulo de elasticidad

Encuentra alrededor de los 700,000 kg/cm2, cifra que es

prácticamente el doble de la de un concreto convencional.

El vidrio es un material frágil pero muy durable y resistente

al intemperismo, su dureza según la escala de Mohs se

encuentra entre 4.5 y 7 dependiendo de la composición

química. El vidrio tiene un peso específico relativo de 2.5 y

se considera un excelente material aislante de

la electricidad. (JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, 2007).

V. GLOSARIO DE TERMINOS

TENACIDAD

La tenacidad es la resistencia que opone un sólido a ser

roto, molido, doblado

FORJABILIDAD

Es una medida de la capacidad de deformación plástica

sin romper de un material metálico


49

TENPLACIBILIDAD

Mejora la resistencia al impacto y calidad superficial.

SATURACION

Contenido de agua en el suelo puede disminuir con la cota

CAPILARIDAD

Capacidad que tiene el agua a ascender

CORRUGADO

Es una clase de acero laminado diseñado especialmente

para construir elementos estructurales de hormigón

TEXTURIZADO

Recubrimiento que se utiliza para una superficie

VI. CONCLUSIONES

Identificamos los materiales estructurales más usados en el

campo de la construcción que son la madera, adobe, concreto,

acero y un sistema como es la mampostería.

Determinamos las propiedades físico mecánicas de estos

materiales estructurales como resistencia a la compresión,

tracción, flexión, corte entre otras.

Determinamos algunos comportamientos de los materiales como

el comportamiento sísmico en el caso del adobe.

Se concluye que el acero es muy utilizado en diferentes trabajos

de ingeniería por ser más dúctil que cualquier otro material.


50

Se concluye que los agregados junto con el cemento dan mayor

porcentaje la resistencia al concreto.

Se concluye que el plástico es también muy utilizado en obras

de ingeniería tales como puentes y otras edificaciones en que se

emplee este material.

En cuanto a la madera se concluye que es un material que

resiste de acuerdo a la dirección de sus fibras y poco a

esfuerzos cortantes.

Los ladrillos de arcilla tradicional son muy utilizados pero la

industrial son las que ofrecen mayor resistencia en tabiquerías.

se concluye que el yeso también tiene propiedades mecánicas

que se utilizan en revestimientos para una mejor superficie.

VII. RECOMENDACIONES

Se recomienda utilizar el material adecuado para cada

construcción que ofrezca seguridad economía y funcionalidad.

Se recomienda utilizar más el acero como material dúctil ya que

puede deformarse en cuando a un movimiento sísmico.

Se recomienda utilizar ladrillos industriales ya se menos pesadas

y ofrecen mayor resistencia.

El yeso también es una buena opción para recubrimientos y

mejorar superficies de un muro o cualquier otra.


51

VIII. BIBLIOGRAFIA

E.HARMSEN, T. (2002). DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

ARMADO. LIMA: FONDO EDITORIAL 2002.

JORGE GÓMEZ DOMÍNGUEZ, P. D. (2007). MATERIALES DE

CONSTRUCCIÓN. mexico.

M.A.RODRIGUES, J. (2008). ESTUDIO DE RESISTENCIA A CONPRESION

DEL ABOBE. CUBA .

Hernández, M. V. (2015). INFLUENCIA DEL TIPO DE CURADO EN LA

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN AXIAL DE LA ALBAÑILERÍA. Cajamarca:

Universidad Privada del Norte.

RNE. (2014). REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES. Lima:

Macro.

AREQUIPA, A. (2015). CATALOGO DE PRODUCTOS Y SERVICIOS . PERU.

GERDAUCORSA. (2015). ELECCIÓN DEL TIPO DE ACERO PARA

ESTRUCTURAS . EL ACERRO DE HOY , 18.

Navas, S. (abril de 2014). Acero Estructural. Recuperado el enero de

2016, de https://prezi.com/wggchwbrizeg/acero-estructural-y-de-

refuerzo/

https://prezi.com/ktotku8pxqgk/mamposteria-estructural/

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMI

CO/leccin__17_mampostera_confinada.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMI

CO/leccin__18_mampostera_estructural.html

https://prezi.com/ktotku8pxqgk/mamposteria-estructural/

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMICO/leccin__17_mampostera_confinada.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMICO/leccin__17_mampostera_confinada.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMICO/leccin__18_mampostera_estructural.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/102803/MODULO_ACADEMICO/leccin__18_mampostera_estructural.html

Data & Analytics

Propiedades fisicas-y-mecanicas-de-los-materiales-de-construcion