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1 Capítulo I PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. 1.1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. 1.1.1. Propiedades físicas, mecánicas y químicas. Las propiedades de los materiales de construcción son generalmente clasificadas como: Físicas, Mecánicas y Químicas. 1. Propiedades físicas Estas propiedades incluyen las características relacionadas con el peso y el volumen del material de construcción, con su permeabilidad a líquidos y gases, calor y rayos radioactivos, etcétera. 2. Propiedades químicas Estas propiedades sen evaluadas por su resistencia a ácidos, álcalis y soluciones salinas las cuales pueden, provocar reacciones químicas en los materiales y causar su deterioro. 3. Propiedades mecánicas Estas propiedades caracterizan la capacidad de los materiales para resistir esfuerzos de compresión, tracción, impacto, penetración por otros cuerpos y otras acciones en la que intervienen fuerzas. A las propiedades señaladas anteriormente hay que incluirle la laborabilidad, que es la facilidad de los materiales para ser manipulados. 1. Propiedades físicas de los materiales. Peso Específico Real: El peso específico real es el peso por unidad de volumen del material homogéneo y es calculado por medio de la fórmula. donde: V P P = peso del material en gramos. V = volumen ocupado por la parte sólida más el volumen ocupado por los poros en cm 3 . = peso específico real en gramos / cm 3

CAPITULO I Propiedades de Los Materiles de Construcción

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Propiedades de Los Materiles de Construcción

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    Captulo I

    PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIN.

    1.1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

    1.1.1. Propiedades fsicas, mecnicas y qumicas.

    Las propiedades de los materiales de construccin son generalmente

    clasificadas como: Fsicas, Mecnicas y Qumicas.

    1. Propiedades fsicas

    Estas propiedades incluyen las caractersticas relacionadas con el peso y el volumen del material de construccin, con su permeabilidad a lquidos y gases, calor y

    rayos radioactivos, etctera.

    2. Propiedades qumicas

    Estas propiedades sen evaluadas por su resistencia a cidos, lcalis y

    soluciones salinas las cuales pueden, provocar reacciones qumicas en los materiales y

    causar su deterioro.

    3. Propiedades mecnicas

    Estas propiedades caracterizan la capacidad de los materiales para resistir

    esfuerzos de compresin, traccin, impacto, penetracin por otros cuerpos y otras

    acciones en la que intervienen fuerzas. A las propiedades sealadas anteriormente hay que incluirle la laborabilidad, que es la facilidad de los materiales para ser manipulados.

    1. Propiedades fsicas de los materiales.

    Peso Especfico Real: El peso especfico real es el peso por unidad de volumen del material homogneo y es calculado por medio de la frmula.

    donde:

    V

    P

    P = peso del material en gramos. V = volumen ocupado por la parte slida ms el volumen ocupado por los poros

    en cm3.

    = peso especfico real en gramos / cm3

  • 2

    Debido a que los materiales de construccin presentan poros en su masa es interesante calcularles su peso por unidad de volumen en su estado natural, es decir,

    considerando los poros como volumen del material. Ver figura 1.1.

    FIGURA 1.1

    Para este caso podemos considerar dos tipos de pesos especficos:

    Peso especfico corriente: es el peso por unidad de volumen del material en su

    estado original, es decir, considerando los poros como volumen ocupado por el

    cuerpo y se calcula empleando la frmula.

    2V

    PC

    donde:

    P = peso del material en gramos.

    V2 = volumen ocupado por el slido ms el volumen ocupado por los poros en cm3

    c = peso especfico corriente en gramo / cm3

    Peso especfico corriente saturado: Es el peso por unidad volumen del material en su estado natural pero con los poros llenos de agua y se calcula por:

    2

    .V

    PSatSatc

    donde:

    PSat = peso del material saturado sin humedad superficial. V2 = volumen ocupado por el slido ms el volumen ocupado por los poros.

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    En algunos materiales tales como cemento, arena, piedra triturada, etc. es necesario considerar, adems de los poros en los granos, los espacios vacos que

    queden entre granos. Ver Figura 1.2.

    FIGURA 1.2

    Para considerar este caso se utilizan los pesos unitarios del material:

    Peso unitario suelto: Es el peso por unidad de volumen del material sin compactar.

    V

    PPUS

    donde:

    P = peso del slido en gramos.

    V = volumen del slido, ms el volumen de los poros, ms el volumen de los espacios vacos entre granos, en cm3.

    PUS = peso unitario suelto en g/cm3;

    Peso unitario compactado: es el peso por unidad de volumen del material compactado, en este caso la compactacin reduce el volumen ocupado por los huecos(espacios vacos entre granos)

    V

    PPUC

    donde:

    P = peso del slido en gramos.

    V = volumen del slido, ms el volumen de los poros, ms el volumen de los

    espacios vacos entre granos en cm3.

  • 4

    Para la mayora de los materiales el peso especfico corriente es menor que su peso especfico real. Para los lquidos y los materiales obtenidos a partir de masas

    fundidas (vidrios y metales), algunas piedras muy densas (ciertos mrmoles y granitos) estos parmetros son casi iguales.

    Aplicaciones de los pesos especficos.

    Hay que considerar el peso especfico corriente al elegir los materiales donde sean

    importantes, propiedades tales como: las resistencias a los esfuerzos mecnicos y la conductibilidad trmica y sonora. Para determinar el peso y las dimensiones de las construcciones, en los equipos de elevacin, de transportacin de carga, etctera.

    ndice de Densidad: es el grado en que el volumen de un material est lleno con

    materia slida. Puede expresarse en unidades relativas o en por ciento.

    cD 100

    cD

    El ndice de Densidad de la mayora de los materiales es menor de 1 (o menos de 100%) por no existir en la naturaleza cuerpos absolutamente densos.

    Porosidad: es el grado en que el volumen de un material est ocupado por poros y se expresa como la relacin entre el volumen ocupado por los poros y el volumen del material.

    Se puede expresar en tanto por ciento o tanto por uno.

    cDP

    1

    P = porosidad del material.

    La porosidad se utiliza como ndice de otras propiedades del material, tales como resistencia a los esfuerzos, absorcin de agua, conductibilidad trmica, durabilidad, etc.

    Los materiales densos son utilizados en construcciones que requieren altas

    resistencias mecnicas o impermeabilidad, por otro lado, los muros de edificaciones que requieren buenas propiedades de aislamiento trmico y sonoro se construyen comnmente con materiales altamente porosos.

    Desde el punto de vista de su relacin con el agua las propiedades de los materiales estn definidas por su capacidad de absolver agua cuando son humedecidos y perderla cuando son secados. La permeabilidad al agua convencionalmente se

    coloca dentro de esta categora. El material puede ser saturado con agua en forma de vapor o en forma lquida, de acuerdo a ello se hace la distincin entre higroscopicidad y absorcin de agua;

    Higroscopicidad: es la propiedad del material de absorber vapor de agua del

    aire. Los factores que influyen en la misma son: temperatura del aire y humedad

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    relativa; tipo, cantidad y tamao de los poros y finalmente la naturaleza de la sustancia. La superficie de algunos materiales(llamados hidroflicos) atraen

    vidamente el agua, mientras que la superficie de otros materiales(llamados hidrfobos) la repulsan. Las sustancias hidroflicos se disuelven fcilmente en el agua, mientras que las hidrfobas resisten fuertemente la accin de las aguas

    normales.

    Manteniendo las otras condiciones iguales, la higroscopicidad del material depende

    del rea superficial; considerando en la misma, el rea de los poros y de los canales capilares. Los materiales de igual porosidad, pero con poros pequeos y canales capilares presentan ms higroscopicidad que los materiales con poros grandes;

    Absorcin de agua: es la capacidad del material de absorber y retener agua.

    Est definida por la cantidad de agua absorbida por un material inicialmente

    seco y posteriormente sumergido completamente en agua y se expresa en por ciento del peso del material seco.

    100%sec

    sec xP

    PPabsorcin

    o

    osat

    Psat = peso del material saturado, en gramos.

    Pseco = peso del material seco, en gramos.

    La absorcin del agua es siempre menor que la porosidad, debido a que algunos

    poros se encuentran cerrados, es decir aislados y el agua no es sensible a ellos. Los factores principales que influyen en la absorcin de agua son:

    Volumen de los poros, su forma y tamao; siendo tambin influenciada por la naturaleza del material y su capacidad de retener el agua.

    La saturacin con agua afecta determinadas propiedades de los materiales, por ejemplo: la conductibilidad trmica de los materiales saturados aumenta. En algunos materiales como la madera, arcilla, etc, tienden a entumecerse de manera que su

    volumen aumenta y su resistencia decrece debido a que los enlaces entre las partculas son rotos al penetrar las molculas de agua.

    La relacin entre la resistencia a compresin del material saturado en agua y la resistencia a la compresin del mismo en estado seco se denomina coeficiente de ablandamiento.

    o

    sat

    aR

    RK

    sec

    Donde:

    Ka = coeficiente de ablandamiento.

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    Rsat = resistencia a compresin saturado.

    Rseco = resistencia a compresin seco.

    Lo que es un ndice de la resistencia al agua de los materiales. Para los

    materiales que fcilmente se ablanden con el agua, tal como la arcilla, este coeficiente es prcticamente cero, mientras que otros materiales, tales como metales, vidrio, etc, mantienen su resistencia bajo la accin del agua y su coeficiente de ablandamiento

    es 1.

    Los materiales con coeficiente de ablandamiento menor de 0,8 no deben ser

    permanentemente expuestos a la accin de la humedad;

    Secado: los materiales colocados en el aire retienen la humedad mientras que estn en equilibrio con la humedad relativa del aire. Si la humedad relativa cae por debajo del valor de equilibrio el material cede humedad al medio ambiente, es decir, se seca. Esta propiedad es inversa a la absorcin de agua.

    La velocidad de secado depende:

    a. De la diferencia entre la humedad del material y la humedad relativa del aire; a mayor diferencia, ms rpido es el secado de los materiales.

    b. De las propiedades del material y la naturaleza de sus poros. Los materiales hidrfobos y con poros grandes liberan su humedad ms fcilmente que los materiales hidroflicos con poros finos.

    Como hay siempre humedad en la atmsfera los materiales que estn hmedos

    no se secan en el aire completamente, manteniendo cierta humedad de equilibrio, en

    estas condiciones se dice que el material est seco en el aire. Las variaciones de humedad van acompaadas en muchos materiales por

    cambios de volumen. Los materiales se entumecen cuando aumenta el contenido de

    humedad y se retraen cuando la misma disminuye. Repetidos ciclos de humedecimiento y secado causan esfuerzos alternativos en el material, que pueden originar con el tiempo cierta perdida de su capacidad soportante.

    Con relacin a lo anterior se ha desarrollado el concepto de resistencia al

    intemperismo. La resistencia al intemperismo es la capacidad del material de soportar repetidos

    ciclos de humedecimiento y secado por un perodo largo sin sufrir considerables

    deformaciones ni perdidas de resistencia mecnicas. Los materiales se comportan de forma diferente cuando estn expuestos a

    variaciones de humedad. El hormign, por ejemplo, tiende a fallar debido a que el

    cemento hidratado se contrae en el proceso de secado, mientras que los ridos no sufren prcticamente cambios volumtricos. Esto causa esfuerzos de traccin en el cemento hidratado con la consiguiente fisuracin;

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    Permeabilidad al agua: es la capacidad del material de dejarse atravesar por agua a presin y es definida como la cantidad de agua que pasa a travs de un

    espesor determinado, en una hora a una presin constante y por un cm2 del material ensayado. Los materiales densos(acero, vidrio, asfalto, y la mayora de los plsticos) son impermeables al agua;

    Conductibilidad trmica: es la capacidad de los materiales de conducir el calor.

    Todos los materiales conducen calor pero en diferentes grados. La

    conductibilidad trmica del material se evala por un coeficiente que es igual a la cantidad de calor de en kilo caloras que pasa en una hora a travs de una muestra de un metro cuadrado de rea y un metro de espesor, cuando la

    diferencia de temperatura entre sus superficies planas, paralelas y opuestas es de 10C.

    mkw

    chmkcaltTTF

    QSo

    21

    donde: Q = cantidad de calor conducida en kcal.

    S = espesor del material en metros.

    F = rea de la superficie en metros cuadrados.

    (T1- T2) = diferencia de temperatura en las caras opuestas del material en grados centgrados.

    t = tiempo de exposicin en horas.

    La conductibilidad trmica del material depende de la naturaleza del mismo, su

    estructura, porosidad, carcter de los poros, humedad y temperatura media a la que se produce el intercambio de calor.

    Los materiales con poros cerrados tienen una conductibilidad trmica menor que

    aquellos que los presentan abiertos. Los materiales con poros finos tienen una conductibilidad trmica menor que

    aquellos que los presentan grandes. Esto es debido a que el aire dentro de los poros

    grandes y comunicados es susceptible a moverse rpidamente, lo cual aumenta la transferencia de calor. La conductibilidad trmica de los materiales homogneos depende de su peso especfico corriente, y cuando este disminuye la conductibilidad

    trmica disminuye tambin. La conductibilidad trmica es afectada por la humedad. Los materiales hmedos tienen una conductibilidad trmica mayor que los secos, debido a que la conductibilidad trmica del agua es 25 veces mayor que la del aire.

    La conductibilidad trmica es de gran importancia para los materiales

    usados en la construccin de muros, y en construcciones que necesiten

    aislamiento trmico. En la tabla aparecen los valores del coeficiente de conductibilidad trmica

    para algunos materiales.

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    TABLA1.1. Coeficiente de conductibilidad trmica para algunos materiales.

    Material Coeficiente de conductibilidad

    Trmica (Kcal. / m h 0C)

    Acero 50

    Hormign normal 1,0 - 1,35

    Hormign ligero 0,3 - 0,7

    Siporex 0,08 - 0,2

    Ladrillo rojo 0,65 - 0,7

    Plstico 0,2 - 0,7

    Plstico espumoso 0,06 - 0,026

    Caliza 0,57 - 1,14

    Cuarzo 6,3 - 8,8

    Espuma de vidrio 0,04 - 0,17

    Asbesto cemento 0,075 - 0,09

    Capacidad trmica: es la propiedad de un material de absorber calor, y se determina por el calor especfico del material, calculndose por la siguiente frmula:

    kgKJ

    ckgkcal

    TTG

    QC o

    )( 21

    donde:

    Q = cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de T1 a T2 en kilocaloras.

    G = masa del material en kilogramos.

    (T1 T2) = masa del material en cuanto a temperatura, antes y despus de

    calentarse en 0C.

    Por lo tanto el calor especfico es la cantidad de calor, expresado en kilocaloras,

    requeridas para aumentar 1 0C a una masa de un kilogramo.

    El calor especfico de los materiales ptreos vara de 0.18 a 0.22; en la madera de 0,57 a 0,65, el promedio del acero es 0.11 kcal/kg 0C; del cemento 0,21 y del agua 1,00.

    La capacidad trmica es de vital importancia cuando hay que considerar las acumulaciones de calor, por ejemplo, en el clculo de la estabilidad trmica de los muros, as como para prevenir variaciones de temperaturas grandes causadas por las variaciones de temperaturas interiores, y en el clculo del calentamiento de un material,

    etc.

    Dilataciones y contracciones trmicas: un material presenta longitud L0 a una temperatura t0, al variar la temperatura a t, el material presenta una dimensin L1, es decir, el material presenta un cambio de dimensin debido al cambio de temperatura.

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    El coeficiente de dilatacin trmica de un material caracteriza precisamente las variaciones de dimensiones que sufren los materiales debido a los cambios de

    temperatura; se expresa en cm/cm 0C; a medida que el coeficiente de dilatacin es mayor resulta ms susceptible el material a los cambios de temperatura. El coeficiente de dilatacin depende de las caractersticas del material.

    En la tabla 1.2 aparecen los coeficientes de dilatacin trmica de los principales

    materiales;

    Resistencia al fuego: es la capacidad de un material de resistir la accin de las

    altas temperaturas sin prdida de su capacidad soportante (esto es, sin

    deformaciones sustanciales o prdida de resistencia). Esta propiedad es particularmente til en el caso del fuego y como en la extincin del mismo se utiliza agua, la resistencia al fuego de un material se ensaya bajo la accin

    combinada de altas temperaturas y agua. TABLA 1.2. Coeficiente de dilatacin trmica de varios materiales.

    Material Coeficiente de conductibilidad

    Trmica (kcal/ m h 0C)

    Plsticos 25.0 x 10-6 a 120 x 10-6

    Aceros 11,5 x 10-6 a 12,0 x 10-6

    Pasta de cemento hidratada 11,0 x 10-6 a 16,0 x 10-6

    Ladrillo 4,9 x 10-6 a 5,5 x 10-6

    Caliza 3,7 x 10-6 a 5,2 x 10-6

    Mrmol 5,5 x 10-6

    Basalto 10,0 x 10-6

    De acuerdo a su resistencia al fuego los materiales de construccin pueden

    subdividirse en: no combustibles, resistentes al fuego y combustibles.

    Los materiales no combustibles ni arden ni se carbonizan bajo la accin de altas temperaturas. Los materiales inorgnicos, naturales y artificiales, y los metales pertenecen a esta categora; sin embargo algunos de estos materiales no se agrietan ni

    pierden su forma(ladrillos de arcilla) cuando son expuestos a altas temperaturas mientras que otros por ejemplo el acero, sufren considerables transformaciones.

    Esto es la razn por la que las estructuras de acero no pueden catalogarse como

    no combustible. Los materiales resistentes al fuego son aquellos que se carbonizan, arden e

    inflaman con dificultad cuando son expuestos a una llama o alta temperatura pero slo

    continan quemndose o ardiendo en presencia de la llama. La madera impregnada en compuestos protectores del fuego puede considerarse en esta clase de materiales.

    Los materiales combustibles son aquellos que arden o se queman bajo la accin

    del fuego o de las altas temperaturas y continan quemndose despus de la eliminacin de las llamas. Todos los materiales orgnicos no tratados caen en esta categora;

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    Refractario: es la capacidad de un material de resistir la accin prolongada de altas temperaturas sin fundirse ni perder su forma. En esta categora hay tres

    variedades de materiales de baja fusin.

    Los materiales refractarios son aquellos capaces de resistir la accin de

    temperaturas superiores a los 15800C durante tiempo prolongado. Los materiales de alta fusin son aquellos que resisten temperaturas entre los 13500 C a 15800C.

    Los materiales de baja fusin son aquellos que resisten temperaturas inferiores a los 13500 C;

    Resistencia al astillamiento: es la capacidad de un material de resistir cierto nmero de variaciones bruscas de temperaturas sin fallar. La resistencia al astillamiento depende del grado de homogeneidad del material, del coeficiente

    de dilatacin y de sus constituyentes. El vidrio y el granito pueden mencionarse como ejemplo de materiales que resisten poco al astillamiento;

    Permeabilidad a las radiaciones atmicas: una gran cantidad de propiedades fsicas se requieren de los materiales utilizados en la industria atmica; la principal es su capacidad de detener los rayos gamma y el flujo de neutrones

    que son peligrosos a los organismos vivos. Pos esta razn algunas partes de las instalaciones de las plantas industriales atmicas e instituto de investigaciones requieren de proteccin biolgica.

    El flujo radioactivo que incide sobre una construccin de proteccin hecha con

    materiales especficos se absorbe hasta un grado que dependa del espesor de la

    proteccin, de la naturaleza de las radiaciones y de las propiedades del material de proteccin.

    La proteccin contra las radiaciones de neutrones se obtienen por los materiales

    que contienen gran cantidad de agua combinada, y contra los rayos gamma por materiales con alta densidad( plomo, hormign pesado). Por ejemplo, en el caso del hormign, el agua combinada puede ser aportada por el cemento hidratado,

    limonita(xido de hierro hidratado), etc. El flujo de neutrones que penetra en el hormign puede ser aminorado introduciendo aditivos especiales(bromo, cadmio, litio).

    2. Propiedades qumicas. Resistencia qumica.

    Es la capacidad del material de resistir la accin de cidos, lcalis, soluciones

    salinas y gases.

    Las facilidades sanitarias, tubos que conducen albaales y construcciones hidrulicas son los ms atacados por lquidos corrosivos y gases, y en algunos casos por el agua de mar la cual contiene una gran cantidad de sales disueltas. Las piedras

    naturales tales como calizas, mrmol, dolomitas son atacadas an por cidos dbiles, la madera resiste poco a los cidos y a los lcalis, los asfaltos se desintegran rpidamente cuando se colocan en contacto con lcalis concentrados. Los materiales ms

    resistentes a la accin de cidos y lcalis son los materiales cermicos y los plsticos;

  • 11

    Durabilidad : es la propiedad del material de resistir la accin del medio que lo rodea. Este incluye las variaciones de temperatura, tambin como la humedad,

    ataque por gases contenidos en el aire, sales disueltas en el agua, etc La prdida de resistencias mecnicas puede deberse a la prdida de continuidad

    estructural(grietas), reacciones de intercambio con las sustancias del medio ambiente y tambin por cambio de estado del material(cambio del estado cristalino, recristalizacin de la forma amorfa a la cristalina).

    La velocidad de deterioro gradual de los materiales en las condiciones de servicio es su caracterstica principal, debido a que la durabilidad est directamente ligada a la vida de servicio de las construcciones e instalaciones. La tarea de

    incrementar la durabilidad es de gran importancia, tanto desde el punto de vista tcnico como econmico.

    3. Propiedades mecnicas de los materiales.

    Las propiedades mecnicas estn caractersticas por la capacidad del material

    de resistir todas las acciones externas que implican la aplicacin de fuerzas. Las propiedades mecnicas son generalmente divididas en las siguientes

    categoras: resistencia a compresin, resistencia a flexin, resistencia al impacto,

    resistencia a cortante, dureza, plasticidad, elasticidad, resistencia a la abrasin, etc;

    Resistencia a los esfuerzos: es la capacidad del material de resistir los esfuerzos causados por las cargas sin fallar. Del estudio de estas propiedades de los materiales se ocupa la resistencia de materiales.

    Los materiales utilizados en una construccin pueden ser sometidos a diferentes tipos de cargas, las ms comunes de ellas son las cargas a compresin, traccin, flexin e impacto. Los materiales ptreos(granito, hormign, etc), tienen adecuada

    resistencia a compresin pero muy baja resistencia a traccin, flexin e impacto y esta es la causa de que ellos se utilicen principalmente en miembros sometidos a compresin.

    Los metales y las maderas tienen alta resistencia a compresin, flexin y traccin, por lo cual ellos pueden utilizarse en construcciones sometidos a compresin, traccin y flexin.

    La resistencia de los metales de construccin est definida por la resistencia

    ltima, que es el esfuerzo correspondiente a la carga a que rompe una muestra del material.

    La resistencia en compresin y traccin R es calculada por la frmula siguiente:

    A

    PR

    donde: P = carga de rotura

  • 12

    A = rea inicial de la seccin transversal, Las muestras de ensayo deben tener el tamao y forma sealada por la norma,

    as como debe cumplimentarse todo lo planteado por la misma en la realizacin del ensayo, de lo contrario pueden obtenerse errores de consideracin.

    El ensayo de flexin se realiza sobre muestras en formas de barras apoyadas en

    sus extremos y cargadas con una o dos cargas concentradas que son gradualmente incrementadas hasta la rotura.

    La resistencia a flexin se determina con la ayuda de las siguientes frmulas:

    Para una sola carga concentrada localizada en el centro de una barra de seccin transversal rectangular.

    22

    3

    bh

    PlRb

    Y para dos cargas iguales localizadas simtricamente respecto al eje de la barra.

    2

    )(3

    bh

    alPRb

    donde:

    P= carga de rotura.

    = luz entre apoyos. a= distancia entre cargas.

    b y h= ancho y alto de la seccin transversal.

    En los materiales de construccin los esfuerzos no se permiten que excedan una cierta parte de su resistencia ltima, esto prev un margen de seguridad(factor de seguridad). Para considerar el factor de seguridad se tiene en cuenta la homogeneidad

    del material, a medida que el material es menos homogneo, se requiere mayor factor de seguridad, tambin se debe considerar las condiciones de servicio y la naturaleza de las cargas. Para medios agresivos y cargas alternativas necesitarn utilizarse factores

    de seguridad mayores. Los valores de los factores de seguridad que son vitales para la preservacin y la

    vida de servicio de las construcciones estn especificados en las normas de diseo y

    estn dados de acuerdo al tipo y calidad del material, condiciones de servicio y la vida de servicio requerida.

    Dureza: es la capacidad del material de resistir la penetracin por cuerpos duros. La dureza puede determinarse por un cierto nmero de mtodos. En el caso de los materiales ptreos la dureza se puede determinar por medio de la

    escala de Mohs de dureza, que es una lista de 10 minerales ordenados de acuerdo al incremento de dureza como aparece a continuacin.

  • 13

    1. Talco. Se ralla fcilmente con las uas; 2. Yeso. Se ralla con las uas;

    3. Calcita. Se ralla fcilmente con el filo de un cuchillo de acero; 4. Florita. Se ralla al presionar ligeramente con el filo de un cuchillo de acero; 5. Apatita. Se ralla al presionar fuertemente con el filo de un cuchillo de acero;

    6. Feldespato. Se ralla ligeramente con un vidrio y no se ralla con el filo de un cuchillo de acero;

    vidriounafcilmenteRallan

    corind

    topacio

    cuarzo

    .10

    .8

    .7

    La dureza de los materiales se encuentra entre la dureza de los materiales

    adyacentes en la escala de Mohs, uno que ralla y el otro que es rallado por el material. La dureza de los metales y los plsticos se determina por la huella que deja en

    los mismos una bola de acero.

    La dureza del material es importante considerarla en pisos y superficies de carreteras.

    Muchas veces en lugar de determinar la dureza del material se determina su

    resistencia a la abrasin; esta puede definirse:

    a. Por la prdida del peso del material por cm2 de superficie cuando se somete al

    roce con un material abrasivo y se calcula por:

    2

    21

    cmg

    A

    PPRa

    donde:

    P1 = peso antes del ensayo en gramos.

    P2 = peso despus del ensayo en gramos.

    A = rea de la superficie en cm2.

    Ra = resistencia a la abrasin.

    b. Por la prdida de peso del material expresada en por ciento respecto al peso

    inicial bajo la accin combinada de impacto y roce;

    Resistencia al impacto: es de gran importancia en los materiales utilizados en

    pisos y carreteras. La resistencia ltima del material sometido a impacto se

    determina por la cantidad de trabajo requerida para causar el fallo de la muestra por unidad de volumen;

    Propiedades elsticas y plsticas: cuando a los materiales se les aplica una carga tienden a deformarse, esto es al cambiar su forma y dimensiones. La

  • 14

    magnitud y las caractersticas de estas deformaciones pueden diferir grandemente. La deformacin se llama elstica cuando la muestra retorna al

    tamao y forma inicial al quitarle la carga aplicada, y la deformacin es plstica cuando la muestra conserva totalmente el cambio de forma o dimensiones despus de quitar la carga;

    Elasticidad: es la propiedad del material de retornar a su forma y dimensiones

    iniciales despus de retirar la carga aplicada. El lmite elstico es la magnitud

    del esfuerzo bajo el cual la deformacin residual alcanza un valor muy pequeo(especificada para cada material);

    Plasticidad: es la propiedad del material de cambiar su forma y dimensiones sin agrietamiento bajo carga y mantener esta forma y dimensiones despus de retirada la carga.

    1.1.2. Necesidad e importancia del conocimiento de las propiedades de los

    materiales.

    Las propiedades de los materiales determinan su campo de aplicacin, es decir,

    que la utilizacin de un material en unas condiciones ambientales dadas debe estar

    basada en un estudio para esclarecer si las propiedades del material son capaces de satisfacer las condiciones a que estar sometido.

    Pongamos por ejemplo: no es correcto seleccionar una piedra para confeccionar

    hormign, cuya resistencia compresin sea 280 kgf/cm2 (28 Mpa), si dicha piedra de por s no es capaz de llegar a esa resistencia. En resumen, podemos afirmar, que edificaciones e instalaciones resistentes, durables y eficientes solamente pueden ser

    construidas cuando las propiedades de los materiales unidos en las mismas han sido correctamente evaluadas.

    1.2. NORMAS.

    1.2.1. Generalidades.

    Las normas son un conjunto de reglas de obligatorio cumplimiento. En nuestro Pas el conjunto de normas por las que se rigen las diferentes ramas

    de la produccin son impuestas por los rganos especializados a estos fines por el

    estado socialista. Las normas responden a mltiples necesidades, tales como;

    Facilitar el intercambio de las piezas, permitir el empleo de repuesto de otras marcas; garantizar la uniformidad de un producto industrial, de una remesa a otra aunque vengan de diferentes orgenes(dimensiones que deben tener los

    ladrillos, finura de los granos del cemento, etc; proteger a las personas que usen o consumen los productos; uniformar la presentacin de los planos, el de las unidades y de sus smbolos, etc.

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    Para su mejor entendimiento en el caso de las normas para los materiales de construccin, las dividiremos en:

    Normas de ensayo. Normas de especificaciones.

    1.2.2 Normas de ensayo.

    Las normas de ensayo son el documento legal que determina los diferentes pasos que hay que dar para determinar una propiedad especfica de un producto, la secuencia de estos pasos, los equipos a utilizar y precisin de los mismos, la

    temperatura y humedad a que se realiza la determinacin y cualquier otra indicacin que estime necesaria. Por consiguiente estas normas rigen las formas en que se realizarn los distintos ensayos.

    Este conjunto de reglas es de obligatorio cumplimiento para cualquier laboratorio o persona que pretenda determinar la propiedad en cuestin. Los ensayos pueden ser fsicos, mecnicos y qumicos, de acuerdo al tipo de propiedad

    que se necesite determinar.

    1.2.3. Normas de especificaciones.

    Son los documentos legales en que se fijan los parmetros que deben cumplir la

    propiedades de los productos.

    En la fabricacin de estos productos, se debe mantener el necesario control de calidad de forma que los productos terminados cumplan los requisitos normados, por otra parte en la recepcin de esos productos, el consumidor debe basarse en esas

    normas para aceptar o no la entrega de un lote determinado. Las especificaciones deben estar acordes con las condiciones concretas del pas

    en cuestin, las caractersticas generales que realmente se pueden aspirar y que sean

    capaces de cumplir los materiales.