I N T R O D U C C I Ó N A L O S T I P O S E S T R U C T U R A L E S

Cátedra: Ing. José María Canciani

Tema: MATERIALES ESTRUCTURALES

Ing. José María Canciani Arqa. Cecil ia Cei

Ing. Alejandro Albanese Ing. Carlos Salomone

Año Académico: 2009

Materiales Estructurales Materiales estructurales más usados

• Hormigón armado • Acero • Mampostería • Madera • Membranas Textiles • Aluminio

El hormigón armado es el material más utilizado en la construcción. Combina las características estructurales del hormigón y del acero. Se lo puede construir en una gran variedad de formas La resistencia del hormigón depende de la calidad y dosificación de los elementos que intervienen en la mezcla Para grandes obras, en laboratorios especializados, se realiza el cálculo de la dosificación de cada componente, necesaria para alcanzar la resistencia requerida. Su fabricación es un proceso delicado, muchas veces no se mezcla en obra , sino que se fabrica en plantas especiales y luego se lo transporta a la obra Durante el fraguado del hormigón se produce calor, es necesario disipar el mismo mediante el curado, que se hace generalmente tapándolo con paños mojados

Estructuras de acero El acero es el material estructural que presenta mayor resistencia a las cargas. Se utiliza , en general, cuando es necesario cubrir grandes luces, o en edificios de gran altura.Es muy usado en puentes, torres de energía y comunicaciones, y naves industriales

TRANS AMERICA PYRAMID, SAN FRANCISCO GUILLERMO PEREYRA 260m

SKEIK KHALIFASTADIUM . DUBAIRICE PERRIS ELLI110m de Luz

Mampostería La mampostería fue uno de los primeros materiales utilizados. En la actualidad, se emplea principalmente para materializar muros portantes en edificios de baja altura. También se lo puede utilizar para cubrir pequeñas luces, formando bóvedas o cúpulas de compresión CATEDRAL DE FLORENCIA

ARNOLFO DI CAMBIO FILIPPO BRUNELLESCHI 1926-1462

Madera La madera fue uno de los materiales estructurales más usados en la antigüedad. Actualmente se lo utiliza principalmente en viviendas unifamiliares. También es empleado como cubierta, en luces intermedias

Membranas Textiles La membranas textiles presentan una utilización creciente en el ámbito de las estructuras tensadas, llegando a cubrir grandes luces. Por su facilidad de montaje, se utilizan también para materializar estructuras temporales.

Aluminio El aluminio se utiliza algunas veces, en estructuras de pequeñas luces. Por su facilidad de montaje y desmontaje presenta su uso más extendido en estructuras temporales. Materiales Elásticos Un material se comporta de manera elástica, cuando, la deformación que experimenta bajo la acción de una carga, cesa al desaparecer la misma. Son materiales elásticos, el acero, el hormigón, la mampostería, la madera, las membranas textiles y el aluminio

Materiales linealmente elásticos Un material se comporta como linealmente elástico, cuando, la deformación que experimenta bajo la acción de una carga, es directamente proporcional a la magnitud de la misma. Son materiales linealmente elásticos, el acero, el hormigón, la mampostería, la madera, las membranas textiles y el aluminio La relación entre la tensión a que está sometido un material y su deformación se denomina módulo de elasticidad.(E) Deformación = Tensión/ E ( ley de Hook) E del acero = 2.100.000 Kg/cm2 E del aluminio 700.000 Kg/cm2 E del hormigón 220.000 Kg/cm2 Esto significa que a la misma tensión el aluminio se deforma 3 veces mas que el acero. Los materiales que se utilicen en una estructura resistente deben comportarse en forma linealmente elástica, durante toda la vida útil de la misma..

Fluencia y rotura Los materiales utilizados en estructuras se comportan en forma linealmente elástica a medida que aumentan las cargas hasta una determinada tensión, denominada límite elástico. Superando la misma la deformación deja de ser proporcional a la carga, existiendo dos posibilidades: a) Fluencia y rotura dúctil B) Rotura frágil Fluencia y rotura dúctil Superado el límite elástico el material experimenta grandes deformaciones con pequeños incrementos de cargas, a esto se lo denomina fluencia y a la tensión a la que esta situación se presenta se la conoce como Límite de Fluencia. Al incrementarse la tensión, se produce la rotura, a una tensión denominada Tensión de Rotura Esta forma de rotura se la denomina rotura dúctil, porque antes que ocurra la misma se producen grandes deformaciones, hecho muy conveniente porque la estructura nos – avisa – que está teniendo problemas, lo que nos dá tiempo para repararla y evitar el colapso. Ejemplos, acero, hormigón, madera y aluminio entre otros.

Rotura frágil Existen materiales que cuando la tensión a la cual están sometidos supera el límite de fluencia, se produce la rotura en forma repentina. Estos materiales se los denomina de rotura frágil y en general no se los utiliza como elementos estructurales. Ejemplo, el vidrio

Materiales plásticos Un material se comporta en forma plástica, cuando, la deformación que experimentan ante la acción de una carga, no cesa al desaparecer la misma Ejemplos, plásticos de baja resistencia, asfalto, Estos materiales no se utilizan para materializar una estructura.

Materiales isotrópicos Son materiales cuya resistencia no depende de la dirección en la cual se aplican las cargas . Son materiales isotrópicos el acero, el aluminio, el hormigón, el hormigón armado. Materiales no isotrópicos Son materiales cuya resistencia depende de la dirección en la cuál se aplican las cargas. Ejemplo, la madera cuya resistencia varía si la carga se aplica en la dirección de la veta o perpendicular a la misma. Compresión Es el esfuerzo que empuja las partículas del material unas contra otras Todos los materiales estructurales pueden desarrollar esfuerzos de compresión, excepto las membranas textiles.

Tracción Es el esfuerzo que tiende a separar las partículas del material . El acero y el aluminio tienen una resistencia a la tracción igual a su resistencia a la compresión, En cambio el hormigón y la mampostería tienen una resistencia a la tracción varias veces inferior a su resistencia a compresión. Las membranas textiles tienen una gran resistencia a tracción

Corte Es el esfuerzo que tiende a provocar el deslizamiento relativo de las partículas, como cuando se corta un alambre con una pinza. Los materiales capaces de resistir grandes tensiones de tracción, pueden tomar altas tensiones de corte. Los materiales resisten bajas tensiones de tracción, resisten también bajas tensiones de corte

Tensiones admisibles • En el cálculo y dimensionamiento de una estructura se busca que las tensiones de

trabajo no superen, en ningún elemento de la misma y durante toda la vida útil, las tensiones de rotura.

• A fin de asegurarnos de que esto se cumpla se adoptan coeficientes de seguridad que dependen de varios factores:

• La función de la estructura, un hospital o una central eléctrica tienen coeficientes de

seguridad mayores que un depósito de mercaderías. • El tipo de elemento considerado, las columnas, cuya falla podría traer aparejado el

colapso de la estructura, tienen coeficiente de seguridad mayor que las losas. • Los materiales con calidad constante asegurada mediante un proceso de producción

controlado, como ser el acero tiene coeficiente de seguridad menor que los de calidad variable, como ser la madera

Ejemplos Hormigón Armado Estructuras de Acero

Estructuras de mampostería Estructuras de Madera

Membranas Textiles Estructuras de Aluminio