LAS PROPIEDADES MECANICAS

INTRODUCCIÓN:

Los materiales que se utilizan en construcción deben tener una serie de propiedades, que justifiquen su uso en una determinada aplicación. A partir de los ensayos, se conoce el valor de cada una de las propiedades físicas, químicas y mecánicas que interesa determinar. Para su realización, se deben obtener muestras representativas, a partir de las cuales elaborar las correspondientes probetas a ensayar.

De acuerdo a lo anterior, se van a estudiarlas principales propiedades de los materiales, asícomo los ensayos que se realizan para determinar su valor. Se comenzará por las observaciones elementales que se pueden realizar sin necesidad de laboratorio.

El concreto posee una gran resistencia a esfuerzos de compresión y una pequeña resistencia a esfuerzos de tensión por lo que su función es resistir los esfuerzos de compresión que se inducen en los elementos de concreto reforzado bajo las acciones de diseño. Por lo que en elementos estructurales es necesario reforzar por medio de acero de refuerzo, de tal forma que este resista las fuerzas de tensión que se inducen en los elementos por las acciones de diseño. Para los fines de análisis y diseño de estructuras de concreto reforzado, además de la resistencia máxima a esfuerzos de compresión del concreto, es necesario conocer otras propiedades mecánicas como son las deformaciones

unitarias máximas, últimas y esfuerzos de compresión εmax y a εult respectivamente, así como su modulo de elasticidad. Estas propiedades se pueden obtener de su curva esfuerzo-deformación la cual describe las deformaciones unitarias, estas deformaciones se presentan en un espécimen sometido a diferentes niveles de esfuerzos de compresión

Ensayos a realizar, sobre los materiales de la construcción (para conocer sobre las propiedades y las características):

En la rama de la construcción se emplean una amplia gama de materiales. En el análisis y diseño estructural los más utilizados son: el acero, el concreto, la mampostería y la madera. Aunque en años recientes éste último material a caído en desuso debido a las políticas ambientales que pretenden conservar los bosques y a su capacidad como comburente lo cual pone en peligro las estructuras construidas con este material.

Para los ingenieros estructurales es de vital importancia conocer las características de cada uno de los materiales de construcción, determinar los esfuerzos máximos así como su comportamiento ante diferentes niveles de carga, estas características se pueden determinar por medio de la gráficas de esfuerzo deformación, para finalmente determinar si los materiales con los cuales están construidos los elementos estructurales son capaces de resistir los esfuerzos a los que estarán sometidos.

CARACTERITICAS:

Los materiales de construcción tienen como característica común el ser duraderos. Dependiendo de su uso, además deberán satisfacer otros requisitos tales como la dureza, la resistencia mecánica, la resistencia al fuego, o la facilidad de limpieza.

Por norma general, ningún material de construcción cumple simultáneamente todas las necesidades requeridas: la disciplina de la construcción es la encargada de combinar los materiales para satisfacer adecuadamente dichas necesidades.

Materias que se utilizan para la construcción:

La materia está constituida por moléculas y éstas a su vez por átomos. Estos elementos se unen mediante enlaces fuertes (enlaces iónicos, covalentes, metálicos, etcétera) y débiles (fuerzas de Van der Vals y puentes de hidrógeno). La materia puede estar en estado sólido, líquido y gaseoso; en estado sólido hay rigidez en la posición de las partículas mientras que los fluidos permiten desplazamientos entre sus elementos. El estado de la materia influye en las propiedades de los materiales (densidad, cohesión, etcétera). En función de la posición de las moléculas pueden estar en estado cristalino, forma regular, o en estado amorfo, posición aleatoria de las partículas.

En los materiales cristalinos nos encontramos con planos de distinto comportamiento, mientras que los materiales amorfos al tener una posición aleatoria hace que su disposición en el espacio sea homogénea; la mayor parte de los materiales de construcción son amorfos.

Un material es adecuado a la construcción cuando sus propiedades serían aconsejables en la obra; por ejemplo, un material deformado que no se puede utilizar como elemento de forjado.

Un cuerpo se considera como material cuando ésta en equilibrio y cuando mediante una acción exterior va a responder de una forma determinada.

Otras Características básicas de los materiales: Tienen que existir en cantidad abundante, tienen que poder adoptar las formas adecuadas para la obra a realizar, aspecto estético y económico.

Calidad de un material: Conjunto de propiedades que sean óptimas o deseables frente a la acción exterior que consideremos.

Clasificación de las propiedades de los materiales:

-Propiedades estéticas: Afecta a un conjunto de propiedades como el tamaño de grano en superficie, el color, la homogeneidad, etcétera.

-Propiedades físicas:

-Cohesión: Fuerza que ocasiona la unión entre las partículas del material, está relacionada con las fuerzas atómicas.

-Densidad (m/v):

-huecos accesibles: si consideramos una membrana alrededor del material tendremos unos huecos accesibles a través de los cuales el viento y el agua pueden entrar.

-huecos inaccesibles: no pueden llegar los fluidos.

-Porosidad: Relación entre el volumen de poros y el volumen total.

-Hoquedad:Tamaño total de los huecos entre el volumen del conjunto.

-Compacidad:Complementaria de la porosidad.

-Absorción: Porcentaje de agua absorvida expresada en tanto por 100 de el peso de la materia seca; depende de la porosidad y de las condiciones, ya que no todos los poros son accesibles. La absorción máxima se obtiene en laboratorio mediante ebullición o haciendo el vacío.

-Coeficiente de saturación: Es el volumen absorbido en condiciones normales dividido por el volumen absorbido en condiciones de laboratorio. Influye en el comportamiento del material frente agresiones químicas y agentes exteriores sobre todo en materiales granulares.

-Permeabilidad: Facilidad que tiene un material para ser atravesado por un fluido cuando actúa una presión diferencial a ambos lados del material, es importante en obras hidráulicas.

-Índice de poros: Proporción entre el volumen total de poros y el volumen total de material.

-Capilaridad: es la mayor o menor facilidad que tiene un líquido de ascender o disminuir a lo largo de un poro accesible. Las condiciones geométricas de los poros influyen en la capilaridad de un diámetro determinado y no sufren ensanchamientos bruscos.

-Helacidad: Es la mayor o menor resistencia del material a la fragmentación en presencia de hielo en su interior, el agua al congelarse aumenta el volumen de agua un 7 por ciento esto genera unas presiones que pueden producir la rotura del material que la contiene. La helacidad está relacionada con la absorción y disposición de los poros, ya que si están en el superior del material el volumen aumenta hacia el exterior y no influye la helada.

-Solubilidad: Determina el comportamiento de los materiales de construcción, como la cantidad máxima de soluto (material) que puede existir en un volumen dado de disolvente en unas condiciones determinadas de temperatura.

-Finura: Es importante en los conglomerantes. Se refiere al mayor o menor grado de fragmentación del material. Antiguamente se medía mediante el tanto por ciento en peso que quedaba en unos tamices, hoy se utiliza el concepto de superficie especifica que es el área de la superficie correspondiente con la unidad de masa del material.

-Propiedades térmicas:

-Conductividad térmica: Es la mayor o menor facilidad para dejar pasar el calor del material que consideremos. En función del comportamiento de los materiales tendremos metales como buenos conductores; hormigón, ladrillo, vidrio como intermedios y corcho, piedra pómez como malos.

-Dilatación: Modificación de dimensiones del material como consecuencia de variaciones de temperatura. Se define a través de un coeficiente de dilatación. Esta dilatación puede ser lineal, superficial, de volumen, etcétera. El coeficiente de dilatación también depende de la temperatura y se puede considerar constante.

-Conductividad eléctrica: Es la mayor o menor facilidad que presenta el material al ser atravesado por electricidad, se mide por la resistividad. La resistividad es inversa a la conductividad, los metales son buenos conductores, el diamante y el silencio son semiconductores; en los malos conductores o aislantes no tiene porqué pasar nunca la electricidad.

-Propiedades acústicas:

-Pérdidas de transmisión: Es la mayor o menor facilidad que presenta el material para dejar atravesar el sonido. La dificultad que opone el material va a ser mayor cuanto mayor sea la compacidad. El coeficiente de reducción de ruidos tiene que ver con la superficie del material, cuanto más poroso sea el material mayor absorción de ruidos habrá.

-Viscosidad: Resistencia que tienen los líquidos a fluir a través de una superficie. Es la mayor o menor facilidad que tiene un líquido a las tensiones de contacto. La unidad es el Poisse aunque se usa el Centapoisse que equivale a la viscosidad del agua a 20 °C

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