Propiedades Generales de Los Materiales

CURSO: TECNOLOGIA DE LOS MATERIALESPROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVILCAPITULO I: PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALESDocente: Ing. Joerlman V. Angles MengoaArequipa 2013

TEJASLADRILLOS

TEJASLADRILLOSBALDOSAS

TEJASLADRILLOSBALDOSASCEMENTO

TEJASLADRILLOSBALDOSASCEMENTOBLOQUE

TEJASLADRILLOSBALDOSASCEMENTOBLOQUELADRILLOREFRACTARIO

Las propiedades de un material se pueden definir como aquella serie de caractersticas que determinan el comportamiento de ese material ante las acciones fsicas, qumicas, mecnicas, etc siendo dichas propiedades lo que diferencian un material de otro y lo que determina que un objeto est fabricado de un material determinado.

Por ejemplo, un martillo deber realizado de un material duro, el faro de un coche tendr que estar realizado de un material transparente, un tobogn deber estar fabricado de un material liso1.1.- Generalidades

Necesidad de los Materiales

Los materiales son necesarios para la fabricacin de productos.En el diseo de un objeto ha de emplearse el material que mejor se adapta a sus exigencias de uso y que resulta ms econmico.Es necesario conocer los tipos de materiales susceptibles de ser empleados.El ser humano viene utilizando diversos materiales desde pocas ancestrales, aprovechando los recursos disponibles de su entorno, como madera, arcilla, metales, etctera.Para designar las edades prehistricas los historiadores utilizan el nombre del material que se usaba predominantemente en ellas.1.1.- Generalidades

OBTENCIN DE LOS MATERIALES La mayora de los materiales de los cuales estn fabricados los objetos no se encuentran directamente en la naturaleza, sino que se elaboran a partir de otras sustancias que son las que se extraen de la naturaleza. Por ejemplo, el plstico no se encuentra en la naturaleza, el cristal tampoco, el papel tampoco, etc1.1.- Generalidades

OBTENCIN DE LOS MATERIALES Es por esta razn por la que podemos distinguir entre:

-Materias primas: Son materias primas los recursos naturales a partir de los que obtenemos los materiales usados en la actividad tcnica. madera, etc-Materiales: Son los productos tiles para la actividad tecnolgica que se obtienen de la transformacin de las materias primasPor ejemplo: Petrleo, arena, plstico, cristal, papel, etc.1.1.- Generalidades

a. Clasificacin de los Materiales

Materiales naturalesSe encuentran en la naturaleza.Constituyen los materiales bsicos para fabricar los dems productos.En ocasiones estos recursos son limitados y se pueden agotar, en otras ocasiones pueden reciclarse o reutilizarse.1.1.- Generalidades

a. Clasificacin de los Materiales

Materiales artificialesSe obtienen a partir de otros materiales que se encuentran en la naturaleza y no han sufrido transformacin previa. Tambin reciben este nombre los productos fabricados con varios materiales que sean en su mayora de origen natural.Son artificiales el hormign y los bloques de hormign, que son productos artificiales, fabricados a partir de arena (en un 50%; material natural), grava (en un 30%; material natural), cemento (en un 20%; material artificial) y agua (material natural).1.1.- Generalidades

a. Definicin

Son aquellas que determinan la formacin en el espacio de un material 1.2.- Propiedades Fsicas

b. Formas y Dimensiones

Son aquellas que determinan la formacin en el espacio de un material 1.2.- Propiedades Fsicas

Estn relacionadas con la forma en que reaccionan los materiales cuando actan fuerzas sobre ellos. Las ms importantes son:

Elasticidad. Capacidad que tienen algunos materiales para recuperar su forma, una vez que ha desaparecido la fuerza que los deformaba.

1.7- Propiedades Mecnicas

Plasticidad. Habilidad de un material para conservar su nueva forma una vez deforma-do. Es opuesto a la elasticidad.1.7- Propiedades Mecnicas

Ductilidad. Es la capacidad que tiene un material para estirarse en hilos (por ejemplo, cobre, oro, aluminio, etctera).1.7- Propiedades Mecnicas

Maleabilidad. Aptitud de un material para extenderse en lminas sin romperse (por ejemplo, aluminio, oro, etc.).Aluminio1.7- Propiedades Mecnicas

Dureza: Oposicin que ofrece un cuerpo a dejarse rayar o penetrar por otro o, lo que es igual, la resistencia al desgaste.1.7- Propiedades Mecnicas

Tenacidad. Resistencia que opone un cuerpo a su rotura cuando est sometido a esfuerzos lentos de deformacin.1.7- Propiedades Mecnicas

Fluencia. Deformacin (que puede llegar a la rotura) de un material sometido a cargas variables, inferiores a la de rotura, cuando actan un cierto tiempo o un nmero de veces.1.7- Propiedades Mecnicas

b.3 Propiedadesdel aceroComposicin qumicaVariacin en el contenido de carbonoAdicin de otros elementos Si, Ni, Mn, Cu

Acero aleado PropiedadesEstructuralesSoldabilidadResistenciaDurezaDuctilidadTratamientos trmicosTempladoRevenidoEndurecimiento del metal de manera profunda obtenido al calentarlo y enfriarlo rpidamente al sumergirlo en un lquido froCalentamiento del metal a temperaturas elevadas prolongando su enfriamiento para que al efectuarse lentamente no engendre tensiones internas.Procesos mecnicosProceso de laminado

Estiramiento trmico12.1.- EL ACERO

a. ACEROS PARA USO ESTRUCTURAL

1.- Aceros al carbono (A7, A36) 2.- Aceros de alta resistencia y baja aleacin (A242, A572) 3.- Aceros de aleacin (A514)

12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

ACEROS PRODUCIDOS EN EL PAIS

- Acero A36

- Acero A572 grado 5012.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

Aceros para uso estructural12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

b. REQUISITOS GENERALES DEL ACERO

Especificaciones del Diseo, Fabricacin y Montaje del aceroCdigo de Soldadura en construccin de EdificiosEspecificaciones para el diseo de Elementos de Acero de espesor ligero doblado en frioResistencia al fuego12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

REQUISITOS GENERALES DEL ACERO


b.1.- DIMENCIONES


c.- TIPOS DE ACERO

Acero aleado o especial: Acero al que se han aadido elementos no presentes en los aceros al carbono o en que el contenido en magnesio o silicio se aumenta mas all de la proporcin en que se halla en los aceros al carbono.


c.- TIPOS DE ACERO

Acero autotemplado: Acero que adquiere el temple por simple enfriamiento en el aire, sin necesidad de sumergirlo en aceite o en agua. Este efecto, que conduce a la formacin de una estructura martensitica muy dura, se produce aadiendo constituyentes de aleacin que retardan la transformacin de la austenita en perlita.12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

c.- TIPOS DE ACERO

Acero de construccin: Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, nquel, molibdeno y vanadio.12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

c.- TIPOS DE ACERO

Acero suave: Acero dctil y tenaz, de bajo contenido de carbono. Tambin se obtiene este tipo de acero, fcil de trabajar en fro, aumentando el porcentaje de fsforo(aumentando un 0,15%) y de azufre (hasta un 0,2%). Tiene una carga de rotura por traccin de unos 40 kg/mm2, con un alargamiento de un 25%12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

c.- TIPOS DE ACERO

Perfiles estructuralesMATERIAL DE FABRICACION NACIONAL - Planchas - Angulos - Canales - Tees - Tubos con costura - Electrodos12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

PERFIL DE ALA ANCHA(WIDE FLANGE)12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60PERFIL ESTNDAR

CANAL ESTNDARANGULO DE ALAS IGUALES12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

PERFIL TE ESTRUCTURAL12.2.- USOS DEL ACERO: ACERO GRADO 60

d. ESTRUCTURACION

Las construcciones con elementos de acero pueden ser estructuras como:Porticos con muros Rigidos o SemirigidoPorticos con muros ArticuladosPorticos con Muros Rigidos o Semirigido con sistema de arriostre reticulado


12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROCon el ensayo de los materiales deben determinarse los valores de resistencia, verificarse las propiedades y establecerse el comportamiento de aquellos bajo la accin de las influencias externas.

En los ensayos fsicos se determinan generalmente la forma y dimensiones de los cuerpos, su peso especfico y densidad, contenido de humedad, etc., y en los mecnicos la resistencia, elasticidad y plasticidad, ductilidad, tenacidad y fragilidad, etc.

12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROa. ENSAYO DE TRACCION

ESTADOS LMITES LTIMOS Resistencia de las barras Resistencia de las secciones Resistencia de las uniones12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROa. ENSAYO DE TRACCION

AGUJERO en SECCIN SOMETIDA a TRACCINSe utilizar el rea de la seccin neta12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACERO


Lmite de fluencia o lmite elstico aparente: valor de la tensin que soporta la probeta en el momento de producirse el fenmeno de la cedencia o fluencia. Este fenmeno tiene lugar en la zona de transicin entre las deformaciones elsticas y plsticas y se caracteriza por un rpido incremento de la deformacin sin aumento apreciable de la carga aplicada.

Lmite elstico (lmite elstico convencional o prctico): valor de la tensin a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en funcin del extensmetro empleado.

Resistencia a traccin o Carga de rotura: carga mxima resistida por la probeta dividida por la seccin inicial de la probeta.

12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROa. ENSAYO DE TRACCIONAlargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posicin est normalizada y se expresa en tanto por ciento.

Estriccin: es la reduccin de la seccin que se produce en la zona de la rotura.

Mdulo de elasticidad o Mdulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.

Tensin admisible o coeficiente de trabajo, El cociente entre el lmite elstico por el coeficiente de seguridad es la tensin mxima que se acepta para que un material trabaje en condiciones de seguridad. Esta tensin se llama tensin admisible o coeficientede trabajo.


1.Deformaciones elsticas.2. Fluencia o cedencia3. Deformaciones plsticas4. Estriccin.

12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACERO

12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROb. ENSAYO DE COMPRENSIONEl ensayo de compresin es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la direccin de su eje longitudinal, una carga esttica que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se ir incrementando hasta la rotura o suspensin del ensayo. El diagrama obtenido en un ensayo de compresin presenta para los aceros, al igual que el de traccin un periodo elstico y otro plstico

Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razn entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la direccin de la fuerza.

AGUJERO en SECCIN SOMETIDA a COMPRESINSe utilizar el rea de la seccin bruta12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACERO

12.3.- ENSAYOS MECANICOS DEL ACEROb. ENSAYO DE CHOQUEEl ensayo dinmico de choque es la de comprobar los distintos grados de revenido que pueden alcanzarse en los aceros, como tambin verificar el correcto recocido o forjado de los mismos, lo que muchas veces no es posible deducir de ensayos estticos.

MTODO DE DUREZA *Ensayo esttico de penetracin. DUREZA BRINELL DUREZA ROCKWELL y DUREZA VICKERS *Ensayo de rebote. *Ensayo de rayado. *Ensayo de abrasin y erosin

12.4.-YACIMIENTOS DE MATERIAS PRIMASb. ENSAYO DE CHOQUELos grandes yacimientos de la zona de Marcona en el Per, pueden constituir la base de una industria siderrgica en aquel pas

a. FABRICACION

El acero se obtiene a partir de 2 materias primas fundamentales:

Arrabio Chatarra

En el caso del Per se produce la aleacin de hierro y Carbono

12.5. PROCESO SIDERURGICO

a.1 PROCESO DE FABRICACION

Proceso de Reduccin Directa: Extraccin del HierroProceso de Fragmentacin de Minerales: Fragmentacin de la Chatarra o residuos de FierroProceso de Acera: Unin del Hierro Esponja y el Material Fragmentado en acero liquido en un tiempo de 40 minProceso de Laminacin: Moldeado del Acero segn ventaLaminacin de FrioLaminacin en Caliente


TIPOS DE LAMINACION


a.2 PRODUCTOS


a.2. PRODUCTOS


7.- COMERCIALIZACION

Perfiles : ACEROS AREQUIPAPlanchas : SIDERPERUTubos : ACERSA, TUPEMESATubos y Perfiles livianos : PRECORElectrodos : EXSA


B. NORMA TCNICA NACIONALLa fabricacin del fierro corrugado est normada por los reglamentos ASTM A 615 Grado 60 y la Norma Tcnica Peruana NTP 341.031 2001.Estas normas establecen las diversas caractersticas del producto entre las que podemos citar como ms importantes las siguientes:12.5. PROCESO SIDERURGICO


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Tabla II.1 PROPIEDADES DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES

Designacin de la ASTMTipo de aceroElementos resistentesUsos recomendadosEsfuerzo mnimo de fluencia *, Fy en klb/pulg2Resistencia especificada mnima a la tensin **. Fu en klb/pulg2

A 36Al carbonoCarbono 1.70 Mn 1 .65Puentes, edificios y otras estructuras atornilladas, soldadas o remachadas36 pero 32 si el espesor es mayor a 8 plg50 - 80

A529Al carbonoCu 0.60Similar al A364260 - 85

A441De alta resistencia y baja aleacinCarbonoSimilar al A3640 - 5060 - 70

A572De alta resistencia y baja aleacinManganeso Columbio VanadioConstrucciones atornilladas, soldadas o remachadas. No para puentes soldados de acero con Fy= 55 o mayores42 - 6560 - 80

A242De alta resistencia, baja aleacin y resistente a la corrosin atmosfricaCromo . SilicioConstrucciones atornilladas, soldadas o remachadas, tcnica de soldado muy importante42 - 5063 - 70

A588De alta resistencia, baja aleacin y resistente a la corrosin atmosfricaCobre . NiquelConstrucciones atornilladas y remachadas.42 - 5063 - 70

A852De baja aleacin, templado y revenidoConstruccin soldada, remachada o atornillada; principalmente para puentes y edificios soldados. Tcnica de soldado de importancia fundamental.7090 - 110

A514Aleados templados y revenidosAgentes aleantes en excesoEstructuras soldadas con mucha atencin a la tcnica empleada; no se use si la ductilidad es importante.90 - 100100 - 130

* Los valores Fy varan con el espesor y el grupo

** Los valores Fu varan con el grado y el tipo

Sheet2

Sheet3


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