REPUBLICA DE PANAMA

MINISTERIO DE EDUCACION

DIRECCION NACIONAL DE CURRICULO Y TECNOLOGIA EDUCATIVA

NIVEL DE EDUCACION MEDIA

PROGRAMA CURRICULAR DE ENSAYO DE MATERIALES

DUODECIMO GRADO

INSTITUTO PROFESIONAL Y TECNICO DE VERAGUAS

FACILITADOR:

PROF. Dimas Gonzalez

EMAIL: dgonzalez62p@gmail.com

CEL:6934 3453

1. PROPIEDADES DE LAS SECCIONES (Centroide)

2. MONENTO DE INERCIA.

3. ESTATICA.

4. RESISTENCIA DE MATERIALES.

5. MATERIALES DE LA CONSTRUCCION.

PRESENTACION

Estimado (a) Participante: En este tema se introduce el concepto de centro de gravedad, centroide de las figuras

regulares y compuestas de miembros estructurales de una edificación para ver el comportamiento físico de estos y así poder diseñarlos.

Podrán poner en práctica las ecuaciones matemáticas para poder lograr con entera exactitud el diseño estructural de esta una edificación.

Tendrán las definiciones de los conceptos de las unidades de aprendizajes, como también su aplicación en la rama de la construcción.

Se plantearán problemas propuesto de estática, de vigas simplemente apoyadas, como lo es encontrar sus reacciones de cada columna, su cortante y momentos, máximo, todo esto presentarlo gráficamente sus diagramas de cortante y flexionaste.

Por otra parte verán el concepto principal de la resistencia de los materiales, como lo son la resistencia, deformación flexibilidad, trabajabilidad, en términos generales la característica de los materiales, según su resistencia al esfuerzo último.

También en este módulo verán los diferentes tipos de materiales utilizados en las industrias de la construcción en toda su utilidad.

Unidad de Aprendizaje N° 1

PROPIEDADES DE LAS SECCIONES

Conocimientos Previos

Propiedades de las Secciones

Centro de gravedad. El centro de gravedad de un sólido es un punto imaginario en el que se

puede considerar concentrado todo su peso; es el punto donde podría colocarse un soporte, para balancear el objeto. La resultante del peso del objeto pasa por el centro de gravedad.

Como una superficie no tiene peso, no tiene por lo tanto, centro de gravedad.

Centroide. El centroide es el punto de un área plana que corresponde al centro de gravedad

de una placa homogénea muy delgada, de la misma forma y superficie.

La ubicación del centroide está dada generalmente, teniendo las distancias x y y de un juego de referencias, rectangulares.

y

x1

C C Centroide

y1

x

Plano Neutro. Cuando una viga libremente apoyada esta sometidas a fuerzas que tienden a

flexionarla, las fibras por encima de cierto plano de la viga están en compresión y las de abajo en tensión. Este plano se llama plano neutro.

Eje Neutro. Para una sección transversal de la viga, la línea que equivale al plano neutro se

llama eje neutro y este eje pasa por el centroide de la sección.

Ecuaciones para la ubicación del centroide

La posición del centroide para secciones simétricas se puede determinar fácilmente. Si un área posee una línea de simetría, el centroide estará obviamente en esta línea y si existen

dos líneas de simetría, el centroide estará en su punto de intersección.

Centroides de figuras regulares Cuadrado o rectángulo: tiene su centroide en su centro geométrico, o sea en el

punto de intersección de sus diagonales

Circulo: tiene su centroide en su centro geométrico

Triangulo: el centroide está a 1/3 de la distancia perpendicular medida desde

cualquier lado al vértice opuesto

Centroides de figuras compuestas

Cuando el objeto esta hecho de una combinación de áreas simples entonces la ubicación del centroide puede determinarse a partir de las ecuaciones siguientes

En donde:

X centroide= distancia al centroide del área compuesta, medida paralela al eje x

Y centroide= distancia al centroide del área compuesta, medida paralela al eje y

A= cada una de las áreas de incremento que constituyen el área compuesta

X= distancia desde el centroide de cada área de incremento en el área compuesta, al área Y de referencia

Y= distancia desde el centroide de cada área de incremento en el área compuesta, al eje X de referencia.

Experiencias de Aprendizaje

Lee comprensivamente los contenidos representados para que puedas realizar las siguientes interrogantes.

Comprende: Concepto de centroide y centro de gravedad. Obtención de los cálculos matemáticos por métodos gráficos y analíticos. a. Instrucciones específicas para el autoaprendizaje. 1.- Enunciará el concepto de centro de gravedad y centroide. 2.- Resolverá ejercicios para hallar el centriode por métodos gráficos (figuras regulares y compuestas) y analíticos (problemas matemáticos). b. objetivos del tema. 1.- El alumno enunciará el concepto de centro de gravedad, y pondrá en práctica los cálculos matemáticos para sus resultados. 2.- El alumno resolverá ejercicios propuesto tanto de figuras regulares como compuesta para obtener el valor resultante por el método gráfico y por el método analítico de cada uno de los tipos de figuras.

c. Realizara un analice de los conceptos expresado en esta unidad, para demostrar de la

comprensión y conocimiento de este tema, en la cual ponga en el texto paralelos lo aprendido del este tema.

TEXTO PARALELO

AUTO EVALUACION N° 1

1. Define utilizando para ellos los conceptos de centroide o centro de gravedad.

2. Enumere y calcule matemáticamente las diferentes figuras geométricas regulares con sus respectivo centroide.

3. diseñe y calcule matemáticamente las diferentes figuras geométricas compuestas con sus respectivo centroide.

4. En centroide a que llamamos figuras geométricas regulares y compuesta.

5. Explique sus palabras, exprese como conseguimos el centroide de una figura geométrica. Si has respondido sin dificultad las interrogantes, “Felicidades” continua con la unidad de aprendizaje N° 2

Unidad de Aprendizaje N° 2

MOMENTOS DE INERCIA

Conocimientos Previos.

MOMENTO DE INERCIA:

Inercia:

La inercia es la propiedad de la materia de resistir a cualquier cambio en su movimiento, ya sea en dirección o velocidad. Esta propiedad se describe claramente en la Primera Ley del Movimiento de Newton lo cual dice: “Un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo, y un objeto en movimiento tiende a continuar moviéndose en línea recta, a no ser que actúe sobre ellos una fuerza externa”.

Momento

un momento es la resultante de una fuerza por una distancia, este efecto hace girar elementos en torno a un eje o punto El momento es constante, se puede tomar en cualquier punto del plano y siempre dara el mismo resultado, siendo la distancia la perpendicular, entre el punto y la dirección de la fuerza.

Teniendo estas 2 definiciones podemos adentrarnos a la definición misma de:

MOMENTO DE INERCIA:

El Momento de Inercia también denominado Segundo Momento de Área; Segundo Momento de Inercia o Momento de Inercia de Área, es una propiedad geométrica de la sección transversal de los elementos estructurales.

Tomando en cuenta, un cuerpo alrededor de un eje, el momento de inercia, es la suma de los productos que se obtiene de multiplicar cada elemento de la masa por el cuadrado de su distancia al eje.

El momento de inercia refleja la distribución de masa de un cuerpo o de un sistema de partículas en rotación, respecto a un eje de giro El momento de inercia desempeña un papel análogo al de la masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme. Es el valor escalar del momento angular longitudinal de un sólido rígido. El momento de inercia de un cuerpo depende de su forma (más bien de la distribución de su masa), y de la posición del eje de rotación. Aun para un mismo cuerpo, el momento de inercia puede ser distinto, si se considera ejes de rotación ubicados en distintas partes del cuerpo. Un mismo objeto puede tener distintos momentos de inercia,dependiendo de dónde se considere el eje de rotación. Mientras más masa está más alejada del eje de rotación, mayor esel momento de inercia. El momento de inercia tiene unidades de longitud al cuadrado. Ejemplo: cm4 , m4 , pulg4.

Momento de inercia: la rotación en la inercia

Cualquier cuerpo que efectúa un giro alrededor de un eje, desarrolla inercia a la rotación, es decir, una resistencia a cambiar su velocidad de rotación y la dirección de su eje de giro. La inercia de un objeto a la rotación está determinada por su Momento de Inercia, siendo ésta ‘’la resistencia que un cuerpo en rotación opone al cambio de su velocidad de giro’’.

El momento de inercia es pues similar a la inercia, con la diferencia que es aplicable a la rotación más que al movimiento lineal. La inercia es la tendencia de un objeto a permanecer en reposo o a continuar moviéndose en línea recta a la misma velocidad. La inercia puede interpretarse como una nueva definición de masa. El momento de inercia es, masa rotacional y depende de la distribución de masa en un objeto. Cuanta mayor distancia hay entre la masa y el centro de rotación, mayor es el momento de inercia. El momento de inercia se relaciona con las tensiones y deformaciones máximas producidas por los esfuerzos de flexión en un elemento estructural, por lo cual este valor determina la resistencia máxima de un elemento estructural bajo flexión junto con las propiedades de dicho material.

Momento de inercia y sus propiedades

El momento de inercia de un área respecto al eje polar, momento polar de inercia , es igual a la suma de los momentos de inercia respecto a dos ejes perpendiculares entre sí, contenidos en el plano del área y que se intercepta en el eje polar. El momento polar de inercia es de gran importancia en los problemas relacionados con la torsión de barras cilíndricas y en los problemas relacionados con la rotación de placas.

Segundo momento de inercia

En ingeniería estructural, el segundo momento de área, también denominado segundo momento de inercia o momento de inercia de área, es una propiedad geométrica de la sección transversal de elementos estructurales. Físicamente el segundo momento de inercia está relacionado con las tensiones y deformaciones máximas que aparecen por flexión en un elemento estructural y, por tanto, junto con las propiedades del material determina la resistencia máxima de un elemento estructural bajo flexión. El segundo momento de área es una magnitud cuyas dimensiones son longitud a la cuarta potencia (que no debe ser confundida con el concepto físico relacionado de inercia rotacional cuyas unidades son masa por longitud al cuadrado). Para evitar confusiones, algunos ingenieros denominan "momento de inercia de masa" al momento con unidades de masa descrito en este artículo.

CALCULO MATEMATICO DEL MOMENTO DE INERCIA:

Según la fórmula de flexión, momento de inercia encontramos la cantidad mediante la fórmula =∑a x Z2; que es que llamamos momento de inercia, que puede definirse, como la suma de producto que se obtiene al multiplicar todas las áreas infinitamente pequeñas, por el cuadrado de su distancia al plano neutro; y se representa por la letra I. Las áreas elementales, aunque extremadamente pequeñas, están en unidades de pulgadas (o centímetros cuadrados) y están multiplicadas por una distancia al cuadrado, y nos dan pulgadas a la cuarta potencia (o centímetros cuadrados), por ejemplo 25 plg4 se lee como 25 pulgadas a la cuarta.

Entonces podemos decir que la formula a utilizar para figuras geométricos será I=bd3/12, puede encontrarse fácilmente el momento de inercia de vigas rectangulares.

Ejemplo: Calcular el valor del momento de inercia de una sección de madera de 6” x 12” con respecto a un eje centroidal paralelo a su base. Solución: tenemos, la base de la figura es de 6” y la altura es 12” asi que I= bxd3; donde b= es la base de la figura y d=su altura. Entonces tenemos

I= 6pul X 12 pul x 12pulg x 12pul/12=864 pug4.

Experiencias de Aprendizaje

Lee comprensivamente los contenidos representados para que puedas realizar las siguientes interrogantes.

A-INSTRUCCIÓN ESPECÍFICA PARA EL AUTOAPRENDIZAJE.

Momento de Inercia; Concepto de momento de inercia en figuras regulares y compuestas. Obtención de figuras geométrica regulares y compuestas para su cálculo del momento de inercia. 1.- Enunciará el procedimiento matemáticos de calcular resultados de momentos de inercia. 2.- Resolverá ejercicio práctico referente a la unidad. 3.- El alumno escogerá diferentes tipos de problemas para el cálculo de momento de inercia de la figura geométrica, regular y compuesta. 4.- El alumno resolverá ejercicios teóricos y practico referente al tema. 5- resoluciones de problemas matemáticos de momentos de inercia.

TEXTO PARALELO

AUTO EVALUACION N° 2

1-Presenta para ellos utilizando el método gráfico figuras geométricas tanto regulares como compuesta.

2-Resuelva y desarrolle problemas básicos de diferentes figuras geométricas.

3-Explique brevemente el procedimiento para el cálculo de momentos de inercia.

4-Desarrolle o explique el concepto de inercia..

5-Según las fórmulas de flexión cual es el concepto del momento de inercia

Si eres sincero en tu actitud y no has tenido dificultad alguna con las interrogantes, creemos que estas en derecho y capacidad de continuar con la unidad del aprendizaje N° 3

Unidad de Aprendizaje N° 3

ESTATICA

Conocimientos Previos

Estática

Definición

Es la parte de la mecánica física que se ocupa del equilibrio de los sistemas de fuerzas.

FUERZA

Es toda acción capaz de producir o modificar un movimiento. Es una magnitud vectorial.

Unidad de Fuerza

Es el Kilogramo Fuerza (Kg o Kgf): peso del kilogramo patrón depositado en la oficina internacional de medidas ( Sevres - Francia), a nivel del mar y 45º latitud, construido en aleación de Platino-Iridio. En el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA), la unidad de fuerza es el Newton que equivale a 0.102 Kg. .

Representación gráfica de una fuerza

Las fuerzas se representan por medio de vectores. Un vector es un segmento orientado caracterizado por: punto de aplicación, dirección, sentido, módulo o intensidad. Punto de aplicación o Sentido Dirección o recta de acción Módulo o intensidad Para representar una fuerza, primero hay que elegir la escala adecuada, en función del espacio disponible para representarla. Por ejemplo, en la representación de arriba se ha representado una fuerza de 40 Kgf tomando como escala 10 Kg = 1 cm. Ejercicio B: Representar gráficamente las siguientes fuerzas: 150N, 85 Kg, 1,5 Ton, 650 Kg, 9800 N

Equilibrio de fuerzas

Dos fuerzas aplicadas a un mismo punto se equilibran cuando son de igual intensidad, misma dirección y sentidos contrarios. F2 = - 40 Kg F1 = 40 Kg o

Cuerpo Rígido

Llamamos así a todo cuerpo que sometido a la acción de una fuerza, mantiene constante la

distancia entre dos puntos cualesquiera de dicho cuerpo, es decir, que el cuerpo no se deforma. Toda fuerza trasladada sobre su recta de acción tiene el mismo efecto.

SISTEMAS DE FUERZAS

Un sistema de fuerzas es un conjunto de fuerzas que actúan sobre un mismo cuerpo. De acuerdo a la disposición de las fuerzas, podemos encontrar distintos tipos de sistemas: DE IGUAL SENTIDO COLINEALES DE SENTIDO CONTRARIO SISTEMAS DE FUERZAS DE IGUAL SENTIDO PARALELAS DE SENTIDO CONTRARIO CONCURRENTES

Sistemas de Fuerzas Colineales

Son fuerzas colineales aquellas cuyas rectas de acción son las mismas. Estas pueden ser de igual sentido o de sentido opuesto.

De igual sentido:

F1 F2 F1 = 25 Kg ( 2.5 cm) R F2 = 50 kg ( 5 cm) R = 75 kg ( 7.5 cm) Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de una persona empujando un carro que es tirado de adelante por otra persona.

De sentido contrario:

F2 F1 F1 = 25 Kg ( 2.5 cm) R F2 = -50 kg ( 5 cm) R = -25 kg ( 7.5 cm)

También puede interpretarse la resta de fuerzas colineales como la suma de dos fuerzas de sentido contrario. Un ejemplo de este tipo de sistema es el caso de dos o más personas tirando de una misma soga pero en sentidos contrarios (cinchada).

Sistemas de Fuerzas Paralelas

Se denominan así a aquellas fuerzas cuyas rectas de acción son paralelas entre sí. Pueden ser de igual o distinto sentido.

Experiencias de Aprendizaje

Lee de manera comprensiva los contenidos presentados para que puedas desarrollar los siguientes planteamientos.

1- Resuelve problemas de equilibrio aplicando el concepto de sumatorias de fuerzas y momentos.

2- Conoce y analiza los conceptos relacionados con fuerzas, vectores y momentos en un plano.

3- Aplicar conceptos matemáticos en la resolución de problemas utilizando las leyes de equilibrio.

4- Aplicar conceptos matemáticos en la resolución de problemas utilizando las leyes de equilibrio.

5- Resuelve problemas de equilibrio aplicando el concepto de sumatorias de fuerzas y momentos.

6- Interpreta y analiza los conceptos de fuerza y momento en la solución de problemas.

7- -Representa conceptual y gráficamente las fuerzas y momentos aplicables en un problema.

TEXTO PARALELO

AUTO EVALUACION N° 3

1-Resuelve para ellos problemas el método gráfico, y a escala fuerzas estáticas.

2-Conoce conceptualmente el sistema de fuerzas paralelas.

3-Describe cual es el sistema de fuerzas, que actúan sobre un mismo cuerpo.

4-A que llamamos unidad de fuerzas.

5-Con sus palabras, defina para usted que es estática.

Si eres sincero en tu actitud y no has tenido dificultad alguna con las interrogantes, creemos que estas en derecho y capacidad de continuar con la unidad del aprendizaje N° 4

Unidad de Aprendizaje N° 4

RESISTENCIA DE MATERIALES.

Conocimientos Previos.

RESISTENCIA DE MATERIALES:

Cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, suceden dos cosas. Primero, en el interior del cuerpo se originan fuerzas que resisten a las fuerzas externas. A estas fuerzas resistentes o esfuerzo se les denomina simplemente fuerzas internas. Segundo las fuerzas externas producen deformaciones, o sea, cambio en la forma del cuerpo. La resistencia de los materiales, es el estudio de las propiedades de los cuerpos solidos que le permite resistir la acción de las fuerzas externas, el estudio de las fuerzas internas en los cuerpos y de las deformaciones ocasionadas por las fuerzas externas. A diferencia de la Estática, que trata del estudio de las fuerzas que se inducen en las diferentes componentes de un sistema, analizándolo como cuerpo rígido, la Resistencia de Materiales se ocupa del estudio de los efectos causados por la acción de las cargas externas que actúan sobre un sistema deformable. En general, los arquitectos e ingenieros se enfrentan a dos tipos distintos de problema, diseño y revisión. Los problemas de diseños son aquellos en los que es necesario determinar, de manera más económica, el material, forma y tamaño que deberá tener un cuerpo para resistir la acción de las fuerzas externas. En los problemas de revisión, los datos que se conocen son, la clase de material, la forma y tamaño del cuerpo, así como las cargas que estos deben resistir, y el arquitecto o ingeniero tiene que calcular la magnitud de las fuerzas internas (esfuerzos),que se originaran en dicho cuerpo, para determinar si su tamaño es suficiente o no. La mayor parte de los problemas que surgen en ingeniería son de diseño. A lo largo de este tema el estudiante encontrara muchos problemas y ejemplos que ilustran los problemas de diseño, pero en este módulo solo tendrán los conceptos básicos de la función de la resistencia de los materiales. LA RESISTENCIA: podemos decir también que un material es la propiedad que tienen para resistir la acción de las fuerzas. Los tres esfuerzos básicos son los de compresión, tensión y cortante. Por lo tanto, al hablar de la resistencia de un material deberemos conocer el tipo de esfuerzo a que estará sujeto. Por ejemplo, los esfuerzos de tensión y compresión del acero estructural son casi iguales, mientras que el fierro vaciado es más resistente a compresión y relativamente débil en tensión. Propiedades mecánicas de los materiales: cuando una fuerza actúa sobre un cuerpo, se presentan fuerzas resistentes en las fibras del cuerpo que llamaremos fuerzas internas. Fuerza interna es la resistencia interior de un cuerpo a una fuerza externa. Cuando usamos el término esfuerza, queremos decir la magnitud de la fuerza por unidad de área. Entre las propiedades que podemos destacar tenemos:

Rigidez: La propiedad que tiene un material para resistir deformaciones se llama rigidez. Si, por ejemplo, dos bloques de igual tamaño, uno de acero y otro de madera están sujetos a cargas de compresión, el bloque de madera se acortara más que el de acero.

La deformación (acortamiento) de la madera es probablemente 30 veces mayor que la del acero, y decimos que éste último es, por lo tanto, más rígido. Elasticidad: es la habilidad de un material para recuperar sus dimensiones originales al retirar el esfuerzo aplicado.

Plasticidad: es la capacidad de un material para deformarse bajo la acción de un esfuerzo y retener dicha acción deformación al retirarlo. Ductilidad: es la habilidad de un material para deformarse antes de fracturarse. Es una característica muy importante en el diseño estructural, puesto que un material dúctil es usualmente muy resistente a cargas de impacto. Tiene además la ventaja de “avisar” cuando va a ocurrir la fractura, al hacerse visible su gran deformación.

Fragilidad: es lo opuesto de ductilidad. Cuando un material es frágil no tiene resistencia a cargas de impacto y se fractura aún en carga estática sin previo aviso.

Límite de proporcionalidad: es el punto de la curva en la gráfica de esfuerzo-deformación, hasta donde la deformación unitaria es proporcional al esfuerzo aplicado.

Punto de cedencia: es el punto en donde la deformación del material se produce sin incremento sensible en el esfuerzo.

Resistencia última: es el esfuerzo máximo basado en la sección transversal original, que puede resistir un material.

Resistencia a la ruptura: es el esfuerzo basado en la sección original, que produce la fractura del material. Su importancia en el diseño estructural es relativa ya que al pasar el esfuerzo último se produce un fenómeno de inestabilidad.

Módulo de elasticidad: es la pendiente de la parte recta del diagrama de esfuerzo deformación y por consiguiente, la constante de proporcionalidad entre el esfuerzo y la

Deformación unitaria. Se denomina con la letra E y su valor para el acero es de 2,100,000 kg./cm2, la madera varía entre 77,300 y 1,237,500 kg./cm2, y del concreto es de 10,000 vf’c, en donde f’c es la resistencia del concreto en kg./cm2.

Basándonos en las propiedades de los materiales a utilizar y en los conocimientos adquiridos en Estática, repasemos que varios serán los objetivos de esta asignatura: Dimensionar: conocidos los esfuerzos a los que se encuentra sometida una estructura, darle a la misma las dimensiones y la forma necesaria para que no se deforme en forma excesiva y/o llegue a la rotura. Determinar la carga máxima: conocidas la forma y dimensiones de la estructura, determinar cuál es la carga máxima que puede soportar sin sufrir deformaciones excesivas o llevar a la rotura. Determinar las deformaciones: se podrá determinar cuáles serán las deformaciones que se producirán en la estructura bajo las cargas externas. Para poder lograr estos objetivos, la Resistencia de Materiales se basa en un modelo teórico con determinadas hipótesis de cálculo que desarrollaremos en su momento. Repaso de estática: La Estática estudia las condiciones que cumplen todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo para que éste se encuentre en equilibrio.

Equilibrio:

Una fuerza actuante sobre un cuerpo altera sus dimensiones, la forma del mismo o su estado de reposo. Pero cuando varias fuerzas actúan simultáneamente sus afectos pueden compensarse entre sí, cuando esto sucede se dice que el cuerpo está en equilibrio.

Podemos decir entonces que para que un cuerpo esté en equilibrio la resultante de todas las fuerzas que sobre él actúan debe ser nula y el momento resultante de todas las fuerzas actuantes respecto a un punto cualquiera también debe ser nulo (para que no exista rotación).

Experiencias de Aprendizaje

Lee de manera comprensiva los contenidos presentados para que puedas desarrollar los siguientes planteamientos.

1. Compara correctamente la Resistencia de los Materiales más utilizados en la construcción,

cuando tienen fuerzas aplicadas. 2. -Confecciona un listado de los materiales más resistentes a las fuerzas, utilizados en la construcción 3. -Identifica de manera segura los conceptos teóricos para comprender los efectos y deformaciones a

que están sujetos los materiales.

4. Diferencia a partir de los conceptos analíticos un esfuerzo, de una deformación, en una estructura simple.

5. –Manifiesta el interés por la comparación analítica de conceptos entre la flexión y deformaciones en

los diferentes materiales.

TEXTO PARALELO

AUTO EVALUACION N° 4

1.- Cuales son los problemas que se enfrentas los Arquitectos e ingeniero en el diseño y revisión de la estructura de una edificación.

2.- Cuales son las dos cosas que suceden cuan una fuerza actúa sobre un cuerpo.

3.- Definir el concepto de la importancia de saber el estudio de la resistencia de materiales. 4-Enumere y desarrolle cinco propiedades física de los materiales de construcción. 5- Conceptualmente aplicable al estudio de elementos estructurales de una edificación, que es resistencia.

Si eres sincero en tu actitud y no has tenido dificultad alguna con las interrogantes, creemos que estas en derecho y capacidad de continuar con la unidad del aprendizaje N° 5

Unidad de Aprendizaje N° 5

MATERIALES DE CONSTRUCCION.

Conocimientos Previos.

La elección de los materiales de construcción depende esencialmente de su idoneidad, su disponibilidad local y la cantidad de dinero que se está dispuesto a invertir. Vamos hacer un análisis de los materiales más usados en la construcción. Materiales pétreos, cerámicos, aglomerantes, metálicos, vidrios, etc. También analizamos las propiedades de cada uno de ellos y su uso en la construcción. Al final tienes un enlace a un juego para repasar los materiales de construcción estudiados.

Los materiales de construcción. Clasificación y Tipos - Materiales pétreos: son las piedras y rocas naturales y sus derivados. Los más usados en la construcción son la roca caliza, el mármol, el granito, la pizarra y los áridos (piedras de diferentes tamaños). - Cerámicos y vidrios: Proceden de materias primas arcillosas que se someten a un proceso de cocción en un horno a altas temperaturas. Los más usados en construcción son las baldosas y azulejos, ladrillos refractarios, loza sanitaria, vidrio, lana de vidrio, ladrillos, bovedillas, tejas. Vidrio: mezcla de sílice (arena) con potasa o sosa y pequeñas cantidades de otras bases, y a la cual pueden darse distintas coloraciones mediante la adición de óxidos metálicos. - Materiales aglutinantes: al mezclarse con agua sufren transformaciones químicas. Se utilizan para unir otros materiales. El yeso y el cemento son los más utilizados. - Materiales compuestos: formados por la mezcla de diferentes materiales con diferentes propiedades. Los más usados son el mortero, el hormigón, el hormigón impreso y las mezclas asfálticas. El mortero es una mezcla de arena, cemento y agua. El hormigón es una mezcla de cemento, piedras de diferentes tamaños (áridos) y agua. - Materiales metálicos: se obtienen a partir de minerales del metal. Hay dos tipos los ferrosos procedentes del hierro y no ferrosos. Los ferroso más usado son el acero y la fundición y los no ferrosos el cobre y el aluminio. Aquí tienes una presentación sobre los metales. Metales se llaman a aquellos materiales que son buenos conductores del calor y la electricidad, poseen alta densidad, tienen una elevada capacidad de reflexión de la luz, y son sólidos en temperaturas normales (excepto el mercurio). Se extraen de los minerales de las rocas. Metales como el oro, la plata y el cobre, fueron utilizados desde la prehistoria, por eso son materiales muy importantes en la Tecnología. Los materiales metálicos cuyo componente principal es el hierro se llaman ferrosos, el resto se llaman no ferrosos. Otro tipo de metales, pero que no son de uso en la industria, serían los llamados metales preciosos.

Acero : es una aleación de hierro y carbono donde la cantidad de carbono no supera el 2% de la cantidad en la aleación. Es un material dúctil, tenaz, maleable, se puede soldar fácilmente, conductor térmico y eléctrico. Su mayor problema es que se corroe y oxida fácilmente, por eso se le suelo añadir una capa protectora de cromo y/o níquel. Por ejemplo un acero 18/10 es un acero con 18% de Cromo y el 10% de níquel. Para saber más sobre el acero y el acero inoxidable te recomendamos este enlace: Acero Inoxidable. Usos: tiene multitud de usos como cuberterías y utensilios de cocina, vigas, puentes, tirantes, chasis y carrocerías de coches, piezas de unión, herramientas, etc. Fundición: es una aleación de hierro y carbono con un porcentaje en carbono superior al 2% del total de la aleación, pero sin superar el 4%. Es un material muy duro, con gran resistencia al desgaste, de color gris oscuro, resistente a la corrosión. Los principales problemas de la fundición es que no es ni dúctil ni maleable y no se puede soldar, solo se les puede dar forma fundiendo el material en un molde y luego dejándolo enfriar. La ventaja frente al acero es que es más barato. El Hierro Forjado: también llamado hierro dulce, es hierro con un porcentaje muy bajo en carbono (entre el 0,05% y el 0,025%) siendo una de las variedades de uso comercial con más pureza en hierro. Es un material poco tenaz y puede soldarse mediante forja (dar forma al metal mediante fuego y el martillo, como los herreros). Es duro, maleable y fácilmente y fácilmente aleable con otros metales, sin embargo es un material relativamente frágil. Usos: se utiliza en la construcción de grandes estructuras como puentes, para fabricar rejas, puertas, cerraduras y pestillos. NO FERROSOS El aluminio: se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita. Es un mineral muy abundante en la naturaleza, de color blanco plateado. Presenta una alta resistencia a la corrosión, es muy blando, muy maleable, dúctil, soldable y tiene baja densidad. También es conductor eléctrico y térmico. Usos: cables de líneas eléctricas de alta tensión, fabricación de aviones, automóviles y bicicletas debido a su baja densidad (peso). También se emplea en carpintería metálica para fabricar puertas y ventanas, en útiles de cocina y botes de bebidas. El Cobre: se obtiene a partir de los minerales cuprita, calcopirita y malaquita. Es de color rojizo y brillo intenso, maleable, dúctil, blando y se oxida fácilmente. A partir de cobre se pueden obtener varias aleaciones, las más conocidas son el latón (cobre y zinc) y el bronce (cobre y estaño). Usos: cables eléctricos, hilos de telefonía, bobinas de motores, tuberías, calderas, radiadores y también para aplicaciones decorativas, bisutería y artesanía. El Plomo: se obtiene de la galena y es de color gris plateado, blando y pesado (muy denso). Tiene gran plasticidad, es maleable, dúctil, conductor del calor y tóxico por inhalación. Posee la propiedad de poder ser forjado y martilleado cuando está muy caliente (al rojo vivo) y que se enfría muy rápidamente. Usos: se utiliza en la fabricación de baterías y acumuladores y forma parte de algunas gasolinas. En la

industria del vídreo se utiliza para dar dureza al vídreo y también se utiliza para la fabricación de armas. El Níquel: el mineral más usado para la extracción del níquel es la niquelita aunque aparece en algunos meteoritos. El níquel es de color blanco plateado, duro, maleable y dúctil. Usos: se emplea como protector y revestimiento ornamental de otros metales, en especial de aquellos que se corroen como el hierro y el acero. El cuproníquel (cobre y níquel) se utiliza para la fabricación de las monedas. - Materiales Plásticos: Hoy en día se usan mucho en construcción por sus propiedades y su coste reducido. Son materiales orgánicos formados por polímeros (macromoléculas) constituidos por largas cadenas de átomos que contienen fundamentalmente carbono. Entre ellos tenemos el PVC, el poliestireno, melamina, poliuretano, etc. Más sobre los plásticos. Los plásticos son materiales orgánicos formados por polímeros constituidos por largas cadenas de átomos que contienen fundamentalmente carbono. Otros elementos que contienen los plásticos pueden ser oxígeno, nitrógeno, hidrogeno y azufre. Los plásticos dependiendo de su procedencia pueden ser: - Naturales: si se obtienen directamente de materias primas vegetales como por ejemplo la celulosa, que se encuentra en las células de las plantas, el Celofán que se obtiene disolviendo fibras de madera, algodón y cáñamo o el látex que se obtiene del jugo de la corteza de un árbol tropical. Algunos de ellos se pueden llamar Plástico Biodegradable. - Sintéticos (artificiales): los que se elaboran a partir de compuestos derivados del petróleo, el gas natural o el carbón. La mayoría pertenece a este grupo. En la actualidad, la mayoría de los plásticos que se comercializan provienen de la destilación del petróleo. La industria de plásticos utiliza el 6% del petróleo que pasa por las refinerías para convertirlo en plástico. Propiedades de los materiales de construcción - Densidad: en general los materiales de construcción son de densidad media. - Resistencia a la compresión: los pétreos y cerámicos son muy resistentes a la compresión - Resistencia a la tracción: nos indica la fuerza máxima de tracción que puede soportar un material. - Otras propiedades: duros, frágiles, resistentes a la corrosión, económicos.

Propiedades de los Materiales:

Sobre el hormigón impreso y las mezclas asfálticas tienes un enlace en la parte de abajo que te habla sobre él.

HORMIGON IMPRESO: Para que nos quede todo bien claro empezaremos por definir qué es el hormigón para así poder entender perfectamente qué es el hormigón impreso.

El hormigón (también denominado “concreto”) es un producto que se utiliza en el sector de la construcción y que está formado generalmente por una mezcla de cemento, agregados, y agua. Los materiales agregados pueden ser diferentes según para qué se utilice, como por ejemplo: arena, grava, gravilla etc. (que se conocen como materiales áridos).

El cemento es el componente del hormigón que le proporciona “pegamento”, es decir, hace que se adhieran los demás materiales mezclándolo con agua. Toda esta mezcla es lo que llamamos “hormigón”. Según se mezclen estos componentes obtendremos hormigones con diferentes propiedades.

Las ventajas más importantes del hormigón son las siguientes: - Es resistente al fuego - Es económico - Es duradero - Puede fabricarse directamente en la obra. Las principales características del hormigón es que es un material muy fuerte, muy resistente, duro muchos años y puede soportar una gran variedad de condiciones medioambientales. Por esta razón, es el material más utilizado en la construcción. Con el avance de la tecnología, cada vez se están consiguiendo diferentes tipos de hormigón que se utilizan para diferentes aplicaciones. Hoy hablaremos del Hormigón Impreso. Su principal inconveniente es que es poco resistente a esfuerzos de tracción, es decir se rompe fácilmente a fuerzas que intentan estirarlo. Para mejorarlo y que sea más resistente a tracción se utiliza el hormigón armado, hormigón con varillas de acero en su interior.

Ahora que ya sabemos que es el Hormigón, veamos.... ¿QUÉ ES EL HORMIGÓN IMPRESO? Ya hemos mencionado que el hormigón se utiliza sobre todo en construcción, pero también se utiliza para hacer pavimentos (suelos) como por ejemplo las aceras de nuestras calles. El hormigón impreso es hormigón al que le damos diferentes estampados, texturas y colores para utilizarlo como pavimento, es decir para suelos. Como se utiliza para hacer los pavimentos, por ese motivo también se le conoce como "Pavimento Impreso". Para hacer bonito el hormigón de un suelo (hormigón impreso), se le añaden pigmentos que le proporcionan colores más vistosos. Para crear una estampación bonita sobre el hormigón, se hace con moldes mientras el hormigón todavía está fresco (pastoso, sin secar). Los moldes suelen ser de neopreno con diferentes diseños que suelen simular pizarra, piedra, adoquín o baldosa. Por último se le aplica una capa de sellado, donde se utilizan resinas transparentes con acabado cristalino que son resistentes a la climatología del exterior.

¿PARA QUÉ SIRVE EL HORMIGON IMPRESO? El hormigón impreso se utiliza fundamentalmente en paisajes urbanos, en paseos, urbanizaciones, calles, plazas, etc. Es un hormigón “de diseño” que con diferentes moldes, productos especiales, colores y texturas pueden conseguirse verdaderas maravillas conservando las propiedades fundamentales del hormigón, pero más bonito, ya que el hormigón sólo es de color gris.

PROPIEDADES DEL HORMIGÓN IMPRESO Este tipo de hormigón, el hormigón impreso, ya se conoce desde hace más de 30 años, pero es en la época actual en la que se utiliza más que nunca, debido a la importancia que se le da hoy en día al diseño. Se pueden conseguir pavimentos muy vistosos en contra de los tradicionales grises de hormigón. Sus propiedades fundamentales son: -Resistencia -Durabilidad -Resistencia a cambios climáticos drásticos -Resistencia a agentes químicos -Resistencia a la abrasión por el tratamiento superficial que conlleva -Con diferentes moldes se consiguen diseños excepcionales y muy vistosos. El hormigón impreso o pavimento impreso proporciona las elevadas prestaciones del hormigón tradicional con acabados de la mejor calidad perfectos para los amantes del diseño.

Experiencias de Aprendizaje

1. Identifica y reconoce los materiales pétreos y cerámicos, según su origen y utilidad.

2. Diferencia correctamente un aglomerante aéreo de un hidráulico.

3. Comprende la dosificación como factor importante al momento de preparar una mezcla.

4. Reconoce los nuevos materiales y los diferentes tipos de concreto al igual que la forma de preparación

del hormigón de acuerdo a la necesidad.

5. Reconoce los métodos para la fabricación de acero y las ventajas que ofrece cada una de acuerdo al requerimiento.

6-Organiza de manera correcta los materiales cerámicos haciendo la diferencia de los que usan como

materia prima y su proceso de fabricación para la construcción como producto acabado.

TEXTO PARALELO

AUTO EVALUACION N° 5

1. Confeccione un cuadro sinóptico o esquema, con los materiales de construcción y sus propiedades.

2. Enumere cuatro propiedades fundamentales del hormigón impreso.

3. Cuál es la funcionalidad del hormigón impreso.

4. Por su clasificación y tipo, cuales son las propiedades de los materiales de la construcción.

5. A que llamamos materiales plásticos en el uso de la construcción.

6. Cuáles son las principales característica del hormigón.

El carácter se forja diariamente en el laboratorio del saber, así obtendrás cambios de conducta y un futuro satisfactorio para vivir mejor.

Bibliografía.

Física General. Héctor Pérez Montiel. Publicaciones Culturales. Cuarte reimpresión de la Segunda Edición 2004.

a. Tema 1.3 Fuerzas en el espacio. Subtema 1.3.1 Obtención de las componentes rectangulares de una fuerza en el plano. Subtema 1.3.2. Resolución de problemas Con el cálculo de la resultante de un sistema de fuerzas coplanares en el plano y en el espacio. Subtema 1.3.3. Enunciación y significado de la Primera Ley de Newton. Texto simplificado de mecánica y resistencia de materiales. HARRY PARKER Diseño simplificado de concreto reforzado. HARRY PARKER Ingeniería simplificada para Arquitectos y Constructores. HARRY PAKER a- Tema: ESTATICA b- Tema: Resistencia de Materiales.

https://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/MATERIALES%20PARA%20LA%20CONSTRUCCION.htm

a- Tema; Materiales de la construcción: