Introducción a los Materiales de Ingeniería Civil

Principales Materiales

Aglomerantes (cemento, cal, yeso, asfalto)

Agregados (boleo, grava, arena, suelo)

Concreto de cemento portland

Metales/aleaciones (acero, aluminio)

Madera (pino, encino, roble, cedro)

Productos cerámicos (azulejo, mosaico, teja)

Mampostería (ladrillo, block, celosía, adobe, vidrio, distintos tipos de rocas)

Polímeros (poliestireno, poliuretano, PVC)

Principales Funciones de los Materiales en Ingeniería

• Desarrollar resistencia
• Poseer rigidez
• Poseer durabilidad
• Ser estético

Selección de Materiales

Criterios a Considerar en su Selección:

• Clase de materiales disponibles
• Propiedades de varios materiales
• Requerimientos de servicio de los materiales
• Economía relativa de varios materiales

Propiedades de los Materiales

• Físicas (dimensiones, forma, densidad, porosidad, contenido de humedad)
• Químicas (óxido, acidez o alcalinidad, resistencia a la corrosión)
• Fisicoquímicas (acción hidroabsorbente o hidrorepelente, contracción y dilatación debido a cambios de humedad)
• Mecánicas (resistencia a: tensión, compresión, rigidez, elasticidad, plasticidad, fragilidad)
• Térmicas (calor específico, expansión)
• Eléctricas/Magnéticas (conductividad, permeabilidad magnética)
• Acústicas (transmisión del sonido, reflexión del sonido)
• Ópticas (color, reflexión de luz, transmisión de luz)

Ensaye de Materiales

Es la realización física de todas las operaciones necesarias para determinar las medidas cuantitativas de ciertas propiedades de un material. Generalmente propiedades mecánicas en el campo de la ingeniería civil.

El ensayo de un material generalmente se realiza persiguiendo dos objetivos como meta:

• Descubrir nuevas propiedades en los materiales (ensayo de investigación)
• Verificar las propiedades que un material debe tener (ensayo comercial o de control)

Especificación de Materiales

Una especificación es el intento por parte del consumidor para decirle al productor lo que desea.

Una especificación intenta ser una declaración de una norma de calidad.

Especificación Normal

Es el resultado de un acuerdo entre los interesados en un campo particular e involucra la aceptación para su uso de las agencias participantes.

Agencias Estandarizadas

• ASTM (American Society for Testing and Materials)
• U.S. Bureau of Reclamation
• SAE (Society of Automotive Engineers)
• US Engineers Department
• ACI (American Concrete Institute)
• AASHO (American Association of State Highway Officials)
• AISC (American Institute of Steel Construction)
• ISO (International Organization for Standardization)

Agencias Estandarizadas Nacionales

• NOM (Norma Oficial Mexicana)
• NMX (Norma Mexicana)
• Normas SCT (Secretaría de Comunicaciones y Transporte)
• Normas CFE (Comisión Federal de Electricidad)
• Normas Pemex (Petróleos Mexicanos)
• IMCYC (Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto)
• IMCA (Instituto Mexicano de Construcciones de Acero)
• ONNCCE (Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación)
• Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal

En los ensayos de tensión, compresión y corte directo, la forma de evaluar los esfuerzos es muy sencilla. Para calcular este tipo de esfuerzo en este tipo de ensayos basta dividir la carga aplicada a la probeta entre la sección transversal de la misma.

Para los ensayos de flexión y torsión, la forma de evaluar esfuerzos, se realiza aplicando las expresiones teóricas pertinentes. Flexión = esf = My/I

Clasificación de los Ensayos Mecánicos

• Estático: Si la carga se aplica en un periodo de tiempo relativamente corto con lentitud suficiente para que se considere que la rapidez del ensayo tenga un efecto prácticamente despreciable sobre los resultados.
• Dinámico: Si la carga se aplica rápidamente de modo que la inercia y tiempo quedan involucrados.
• Impacto: Si la carga se aplica súbitamente.
• De larga duración: Si la carga se aplica y es sostenida durante un largo periodo, digamos meses o años.

Otras Clasificaciones

• Clasificación de los ensayos con respecto al número de veces que se aplica carga.
• Clasificación de los ensayos con respecto a la temperatura a la que son realizados.

Esfuerzo: Es la intensidad de las fuerzas o componentes internas distribuidas que se resisten a un cambio en la forma del cuerpo. El esfuerzo se mide en términos de fuerza por unidad de área como son lb/plg², kg/cm² o N/mm².

Deformación: Este término se usa para indicar el cambio en la forma de un cuerpo causada por la aplicación de un esfuerzo. La deformación usualmente se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de longitud. Deformación cm.

Deformación unitaria: La deformación unitaria se obtiene dividiendo la deformación medida en un instante dado entre la longitud inicial de la medición.

Etiquetas: ASTM, ensayos de materiales, especificaciones de materiales, ingeniería civil, materiales de construcción, NOM, propiedades de los materiales