El Determinismo de Los Materiales

 

Universidad Nacional

Federico Villarreal  Profesionales formando profesionales

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

CURSO: CONSTRUCCIÓN I Profesor: Profeso r: MANUEL ANTONIO MONTES DE OCA ESCUDERO Arquitecto C.A.P. 2778 “No basta estudiar todas las teorías de resistencia y los métodos de cálculo. Es necesario absorber todos los detalles y experimentos hasta que se vuelva completamente familiar en una forma natural e intuitiva con todos los fenómenos del esfuerzo y la deformación.”  EDUARDO TORROJA

5. EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 01 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN a. Aspe Aspectos ctos Gener Generales: ales: 

La materia materia es  es la sustancia física, real, espacial y perceptible de la que están hechas las cosas.

Toda materiaSe tiene masa, ocupa un lugar precisa de una para ponerla en movimiento. mide en Kilogramos (Kg), en en el el espacio SistemayInternacional de fuerza Unidades. La materia presenta tres propiedad propiedades: es: ̶ Tiene dimensiones: Todo cuerpo es susceptible de medición. ̶ Presenta Inercia: Estado indefinido de movimiento o reposo de los cuerpos. c uerpos. ̶ Es la causa de la gravedad: Atracción Atracción universal de los cuerpos en razón de su masa.  Las materias primas  son las materias sin procesar, extraídas de la naturaleza, que, luego, se  

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transforman ensemielaborado productos que seeshan convertirparcialmente en bienes de manufacturado consumo. c onsumo. Un  producto unde elemento que aún no se constituye como un bien de consumo definitivo. Un material  es   es cada una de las materias primas o productos semielaborados que, a causa de sus propiedades, se emplean para elaborar o conformar un producto final. Todas las s sustancias ustancias son materia y todos los materiales están compuestos por materias. La diferencia entre materia y material radica en el nivel de observación: materia observación microscópica: escala imperceptible (células, moléculas, átomos). material  observación macroscópica: escala perceptible (insectos, nubes, etc.). Un  producto manufacturado es un producto industrial, derivado de la transformación de materias primas en un producto totalmente terminado y en condiciones de ser utilizado. Un material de construcción es todo elemento, formado por materias primas o  productos manufacturados que manufacturados  que se emplean en la construcción de edificios u obras de infraestructura. La energía energía es  es la capacidad que tienen lo los s materiales para transferir calor o realizar un trab trabajo. ajo. La energía no tiene masa y no, ni ocupa espacio. Se mide en Julios (J) en el Sistema IU. Toda forma de energía es capaz de mover la materia, generar calor o crear presiones sobre las partículas de una materia. En ciertos casos, la materia ayuda a la transmisión tr ansmisión de la energía.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES b. MATERIALES Y PRODUCTOS DE CONSTRUCCIÓN Los materiales de construcción son los elementos utilizados para conformar los productos que integran las obras de construcción, cualquiera que sea su naturaleza, composición y forma. Ejemplo: Piedra, hormigón, madera, acero, plástico, asfalto, etc. Todo material es una porción finita de materia, un elemento real, con las mismas características y con dimensiones definidas. Puede ser trabajable y transformable para su mejor utilizació utilización. n. Los  productos de construcción  son aquellos elementos que han sido fabricados para quedar incorporados establemente establemente en una obra. Ej.: losas, vigas, pilares, zapatas, puertas, ventanas. Dentro de los productos de construcción se incluyen materiales, elementos semielaborados, componentes y obras o parte de las mismas, tanto terminadas como en proceso de ejecución. Son mediosenauxiliares aquellos elementos queencofrados, se fabricantecles. o ensamblan para su incorporación temporal una obra. Ej.: andamios, puntales, Todos los productos empleados en la construcción de edificios e infraestructuras, se fabrican a partir de la materia prima extraída directamente de la Naturaleza, de fuentes no renovables, y que, tras procesos de transformación más o menos intensos, se colocan en obra. La transformación de la materia prima emplea grandes cantidades de agua y energía y su fin es fabricar productos de calidad, que se adecuen a las exigencias formales y que sean durables frente alTERIA intemperismo MA MATERIA PRI MA y al uso continuo. PRIMA

MATERIAL

PRODUCTO

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES c. Orígenes de los Materiales de Construcción: El ser humano ha modificado, siempre, su entorno para adaptarlo a sus s us necesidades, empleando todo tipo de materiales naturales que, con el desarrollo de la tecnología, se han ido trasformando en distintos productos mediante sofisticados procesos de manufactura. No obstante, en los procesos constructivos, muchas materias primas se siguen utilizando con poco o ningún tratamiento previo. En estos casos, estas materias primas se consideran también materiales de construcción propiamen propiamente te dichos. Por este motivo, es posible encontrar un mismo material englobado en distintas categorías:  por   ejemplo: la ejemplo:  la arena puede encontrarse como material de construcción (lechos o camas de arena bajo los pavimentos), o como parte integrante de otros materiales de construcción (morteros), o como materia prima para la elaboración de otro material de construcción (vidrio o fibra de vidrio). Las primeras materias primas empleadas por el hombre fueron el barro, la piedra y las fibras vegetales (madera y paja). Los primeros “productos manufacturados" por el hombre probablemente hayan sido los ladrillos de barro o adobes (13.000 a. C.) y los ladrillos de arcilla cocida (4.000 a. C.). Entre los primeros materiales están, también, los tejidos y las pieles empleados como envolventes en las tiendas o a modo de puertas y ventanas primitivas.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES d. Características de los Materiales de Construcción:  

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Se emplean en grandes cantidades, por lo que deben provenir de materias primas abundantes y baratas. Ejemplo: arena, arcilla o piedra. Los procesos de manufactura deben consumir poca energía y los productos manufacturados no deben ser excesivamente elaborados. Ejemplo: el vidrio es mucho más caro que el ladrillo, pese a que ambos materiales provienen de materias primas abundantes abundantes (arena y arcilla). Los materiales de construcción deben ser duraderos. Además deberán satisfacer otros requisitos: dureza, resistencia mecánica, resistencia al fuego, facilidad de limpieza. Ningún material de construcción cumple, simultáneamente, con todos los requerimientos. Por ello, construcción es el arte de combinar los materiales para satisfacer dichas necesidades.

e. Elección de los Materiales de Construcción: Para elegir adecuadamente un material, se deberá cumplir lo siguiente:

  Analizar las las propiedades de dell material y co conocer nocer los resultado resultados s que se han de obtener obtener..  Considerar factores de diseño proyectual: fin utilitario, función estructural, exigencia estética.  Estimar las limitaciones económicas: costos, disponibilidad, recursos para su empleo.  Valorar la trabajabilidad del material: dureza resistencia y trabajabilidad del material.  Evaluar la afectación del medio ambiente (si es contaminante, biodeg biodegradable radable o tóxico).

f. Regulación: Existen códigos y normas que regulan las propiedades de los materiales de construcción y definen sus ámbitos de aplicación. El fin de esta regulación es garantizar los mínimos estándares de calidad en la construcción y permitir que los arquitectos e ingenieros conozcan, en forma precisa, el comportamiento y las características de materiales Laslos normas ISO empleados. son las normas internacionales que regulan los materiales de construcción. En el Perú, es el

INDECOPI la entidad certificadora que cumple esa función.  

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 02 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Las  propiedades de un material son el conjunto de características que definen las reacciones de Las propiedades un cuerpo ante la acción de estímulos externos que tienden a alterar su equilibri equilibrio. o. Para utilizar y combinar adecuadamente los materiales de construcción, los proyectistas deben conocer sus propiedades y los fabricantes deben garantizar ciertos requisitos mínimos. a. Propiedades Organolépticas:  Son propiedades que se determina en forma sensorial y con instrumental sencillo. Ejemplo: forma, color color,, textura,

a. Prop Propiedad iedades es Físic Físicas: as:  Densidad: Relación entre la masa y el volumen.  Higroscopicidad: Capacidad para absorber el agua.    

Variación de tamaño en función de la temperatura. Conductividad Térmica: Facilidad con que un material permite el paso del calor. Dilatación: Conductividad Eléctrica: Facilidad con que un material conduce la electricidad. Magnetismo: Capacidad para atraer a otros materiales metálicos.

b. Propiedades Químicas:  Oxidación: Transfo Transformación rmación que sufren los metales en contacto con el oxígeno.  Corrosión: Destrucción paulatina de los cuerpos metálicos por acción de agentes externos.  Resistencia: c. Propiedades Mecánicas: Capacidad de los materiales para soportar esfuerzos.  Elasticidad: Capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo.  Plasticidad: Deformación permanente del material ante una carga o esfuerzo.  Rigidez: Resistencia de un material a la deformación.  Maleabilidad: Capacidad que tiene un material para extenderse en láminas.  Ductilidad: Capacidad que tiene un material para extenderse en hilos.   

Resistencia que un material a dejarse rayar o penetrar porgolpeado. otro. Propiedad deofrece un material de romperse fácilmente cuando es Fragilidad: Dureza: Tenacidad: Resistencia que ofrece un material de romperse fácilmente cuando es golpeado.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 03 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN a. Segú Según n la Función Función que Des Desempeñ empeñan an en la Obr Obra: a: ■ Materiales Fundamentales (acero, hormigón, rocas, etc.): Sirven para construir las unidades de obra capaces de soportar los esfuerzos mecánicos y las acciones atmosféricas a que va a estar sometida la construcción que se proyecta. ■ Materiales Conglomerantes (cemento, yeso, cal): Son aquellos que emplean para formar los morteros y concretos, uniendo o enlazando los materiales del grupo anterior. Además, por sí solos y en combinación combinación con el acero, constituyen un material de construcción construcción fundamental fundamental por excelencia. Las pastas que con ellos sé consiguen permiten ser extendidas y moldeadas convenientemente adquirir, después de endurecidas, similares a las de lospara materiales pétreos naturales y artificiales.unas características mecánicas ■ Materiales Complementarios o Auxiliares (vidrio, pinturas, aislantes, materiales eléctricos, de fontanería, carpintería de madera, de aluminio, tubos de PVC, etc.) : Son aquellos que se utilizan dentro de las edificacione edificaciones s como complemen complementos tos utilitarios de las mismas.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES b. Según su Origen Genético: ■ Materiales Naturales: Son empleados tal como se hallan en la naturaleza, previa tratamiento de limpieza, confiriéndoles forma y dimensiones adecuadas y sin transformar sus propiedades físico-químicas. ̶ Materiales Orgánicos: Proceden de organismos animales o vegetales, siendo perecederos. Por ello, requieren de tratamientos que impidan su alteración. Ejemplo: la madera, el corcho, la lana. ̶ Materiales Inorgánicos: Están formados por la yuxtaposición de sus moléculas y pueden adoptar una estructura vítrea o cristalina. Forman parte de este grupo las rocas y minerales utilizados para la obtención de la mayoría de en materiales artificiales. A este grupo pertenecen los los materiales más importantes utilizados construcción. Ejemplo: todos los pétreos naturales. ■ Materiales Transformados: Son aquellos que se obtienen mediante la transformación física de las materias primas o de otros mate materiales riales para conferirles conferirles determinadas propiedades. propiedades. Son mucho más abundantes abundantes que los materiales naturales. Ejemplos: cerámicos, aglomerantes, aleacion es, vidrio, cartón, tableros de madera. ■ Materiales Artificiales (sintéticos):aleaciones, Son aquellos que,papel, tras un proceso de transformación de su composición química, adquieren características propias para su uso. Se elaboran a partir de los materiales naturales, empleados como materias primas, los cuales son modificados mediante los procesos de fabricación para obtener obtener,, como resultado, el material artificial. Ejemplos: plásticos, nylon, caucho sintético.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 04 EL ESTUDIO DE LOS MATERIALES El conocimiento experimental de las propiedades de un material definirá su utilización. Esto se logra verificando si el material cumple con las exigencias requeridas para una cierta aplicación. Ello implica estudiar la reacción que se produce ante cualquier acción externa (mecánica, eléctrica, química). El control de esta reacción nos define y mide las propiedades del material.  La reacción dependerá dependerá de la forma de la acció acción, n, las propiedad propiedades es y dimensiones del del material. Según estas variables, se pueden realizar diferentes ensayos que determinen el nivel o valor que tiene una  propiedad concreta en un material. Para ello, es imprescindible normalizar el proceso para poder comparar resultados y establecer niveles de calidad (efectuando diferentes acciones, con diferentes materiales y con distintos tipos de probetas). para ellas estudio de materiales La- metodología la siguiente: Conocer y valorar propiedades que es queremos exigirles. - Conocer y realizar los ensayos adecuados según el cumplimiento de dichas propiedades. - Adoptar Adoptar los usos apropiados a los que se puede destinar el material. - Analizar las ventajas e inconvenien inconvenientes tes ante otros materiales similares. Conforme a los estudios de materiales, se elige el material más apropiado para cada necesidad. Sin embargo,  para la utilización de un material en obra intervienen otros factores complejos, tales como sus características técnicas y las condiciones económicas y estéticas.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 05 ENSA EN SAYOS YOS DE MATERIALES MATERIALES a. Aspec Aspectos tos Gene General rales: es: Se llama ensayo de materiales a todo proceso experimental que permite examinar o comprobar las  propiedades de un material para su adecuada utilización. Las  probetas  son pequeñas muestras de cualquier sustancia o material que sirven para deducir, con aproximación suficiente, el comportamiento del material al que representan. b. Condiciones que Debe Cumplir un Ensayo:  Debe ser homogéneo.  Las muestras tomadas deben ser representativas. r epresentativas.  Debe ser de fácil realización.  

Debe ser fiable y debe repetitivo. El procedimiento estar perfectamente definido y normalizado. normalizado. c. Tipos de Ensayo:   Según el fin que se persiga persiga, se distinguen los siguientes tipos de ensayos:  Cualitativos (organolépticos):  Son valuaciones específicas referidas a la calidad del producto. Se fundamentan en  la percepción sensorial y en   ciertas normas definidas. Son subjetivos y requieren de habilidad y práctica Deben ser rápidos y simples, a la vez que exactos, fiables y sensibles. Cuantitativos (tecnológicos): Son valoraciones que permiten  permiten  conocer las propiedades de un material, estudiar su comportamiento y evaluar su resistencia para su mejor utilización.   Según el procedimiento procedimiento empleado, se distinguen los siguientes tipos de ensayos:  Destructivo: Destructivo:   Producen la rotura o un daño sustancial en la estructura del material. Sirven para ddeterminar sus características elásticas y de resistencia, según el comportamiento de probetas normalizadas sometidas a determinados esfuerzos. 



No Destructivo: Permiten Destructivo: Permiten analizar las piezas sin dañar ni destruir su estructura. Sirven para conocer los defectos internos y externos de un material.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES 06 EL CONOCIMIENTO DEL ARQUITECTO SOBRE MATERIALES El El Arquitecto  Arquitecto es  es el profesional que se encarga de proyectar y construir edificios y ciudades. En un sentido más amplio, el Arquitecto el  Arquitecto es  es el profesional que plasma las necesidades de los usuarios en adecuados espacios y formaslos habitables construibles. Un arquitecto debe arquitecto  debe conocer diversosysistemas constructivos, los materiales y las técnicas para satisfacer los requisitos del cliente, o las necesidades sociales, y cumplir las diferentes normativas para que la construcción pueda ajustarse a unos plazos y costos razonables. La Construcción  es el arte de construir obras de edificación o infraestructura, empleando los materiales adecuados adecuados y conforme a las correspondientes normas técnicas. Partiendo de elementos simples (como: cemento, áridos, acero, ladrillos, madera, vidrio, plásticos) y utilizando combinaciones de techos) los mismos, se su proyectan otros conjuntoselparciales cimentaciones, cimentacione s, columnas, adecuadas vigas, muros, que, en totalidad, completarán edificio .(como: Es el Arquitecto quien, con pleno conocimiento de sus propiedades, elige a aquellos materiales de construcción que, por sus características, reúnen las mejores condiciones técnicas y económicas. Por otra parte, el Arquitecto estudia la disposición de los distintos elementos que integran el conjunto, de acuerdo con el material empleado y las hipótesis de cálculo, para lograr una eficaz resistencia además de una buena armonía en sus formas.  Al diseñar una edificación edificación,, el Arquitecto dispone de una amplia gama de materiales (entre 40,000 y 80,000), por lo que debe saber como seleccionar y combinar los materiales que mejor se ajusten a las demandas de su diseño o a su propósito. Los errores pueden causar desastres. Por tanto, todo Arquitecto debe saber: 1. Seleccionar los ma materiales teriales que mej mejor or se ajusten a sus demand demandas as proyectuales (econom (economía, ía, estética, resistencia, durabilidad, etc.). 2. Conocer las propie propiedades dades y limitaciones limitaciones de los distintos tipo tipos s de materiales y seleccio seleccionar nar aquellos que le proporcionen valores adecuados de las propiedades que el requiere. Para todo ello, existen ensayos normalizados que determinan las características de los diversos materiales y facilitan su selección.

 

EL DETERMINISMO DE LOS MATERIALES Oporo. Edifcio de ofcinas.

Villa Savoie. Poissy, Paris. 1930 Le Corbusier Instuo del mundo Árabe. Paris. 1987 Jean Nouvel