07 materiales para las estructuras

Materiales para las Estructuras

Evolución histórica de los materiales
Los prehistoriadores han encontrado útil clasificar las primeras civilizaciones a
partir de algunos materiales usados: Edad de Piedra, Edad del Cobre, Edad
de Bronce, Edad del Hierro.
Esta última secuencia parece universal en todas las áreas, ya el uso del
hierro requiere una tecnología más compleja que la asociada a la
producción de bronce, que a su vez requiere mayor tecnificación que el uso
de la piedra.
A lo largo de la historia se han ido empleando distintos materiales en su
construcción, evolucionando estos hasta la utilización actualmente de
materiales compuestos formados por fibras de materiales muy resistentes.
Madera, piedra, hierro, hormigón, ladrillo y aluminio han sido los materiales
utilizados con más frecuencia en la construcción de todo tipo de estructuras.

A lo largo de la historia se han utilizado diversos materiales para realizar
estructuras.
En las estructuras arquitectónicas se emplea una diversidad de materiales:
piedra y mampostería, madera, acero, aluminio, hormigón armado y
pre tensado, plásticos.
Todos ellos poseen en común ciertas propiedades esenciales que les permite
resistir cargas.

Se dice que un material cuya deformación cesa rápidamente con la
desaparición de las cargas, se comporta de manera elástica
Todos los Materiales estructurales son elásticos en cierto grado, Sí no lo
fueran y quedara en la estructura una deformación residual una vez
retiradas las cargas, nuevas cargas incrementarían por lo general dicha
deformación y la estructura quedaría por último inutilizada.
Comportamiento elástico

Ningún material estructural es perfectamente elástico; según el tipo de
estructura y la índole de las cargas, las doformaciones permanentes son
inevitables cuando las cargas sobrepasan ciertos valores.
Las cargas deben limitarse a valores que no produzcan deformaciones
permanentes apreciables los materiales estructurales se someten por lo común
a tensiones comprendidas dentro del llamado rango elástico.
En gran parte los materiales estructurales no sólo son elásticos: dentro de
determinados límites, son linealmente elásticos· la deformación es
directamente proporcional a la carga.
Comportamiento Elástico lineal

10 Ton
Deformación
2 mm
20 Ton
Deformación
4 mm
Viga linealmente elástica
Puede un material elástico comportarse de
manera plástica?
La mayor parte de los materiales estructurales se usan casi
exclusivamente dentro de su rango de proporcionalidad.

Los materiales que presentan deformaciones permanentes una vez
desaparecidas las cargas, se comportan en forma plástica
Todos los materiales estructurales se comportan de manera plástica más allá de su
límite de elasticidad la carga a la cual el material comienza a comportarse de
manera claramente plástica se denomina carga de fluencia
Comportamiento Plástico

•Deformación
plástica, irreversible o permanente. Modo de
deformación en que el material no regresa a
su forma original después de retirar la carga
aplicada. Esto sucede porque, en la deformación
plástica, el material experimenta cambios
termodinámicos irreversibles al adquirir
mayor energía potencial elástica. La deformación
plástica es lo contrario a la deformación
reversible.
•Deformación elástica, reversible o no permanente, el cuerpo
recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la
deformación. En este tipo de deformación, el sólido, al variar su estado
tensional y aumentar su energía interna en forma de energía potencial
elástica, solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Al valor máximo de la fuerza aplicada sobre un objeto para que su deformación
sea elástica se le denomina límite elástico y es de gran importancia en el diseño
mecánico, ya que en la mayoría de aplicaciones es éste y no el de la rotura, el
que se adopta como variable de diseño (particularmente en mecanismos).
Una vez superado el límite elástico aparecen deformaciones plásticas (que
son permanentes tras retirar la carga) comprometiendo la funcionalidad de ci
Mientras el material trabaja en el régimen de proporcionalidad elástica,
sus deformaciones aumentan a proporción de las cargas
Esta fluencia bajo cargas constantes es el
indicio más evidente, y una buena
advertencia, de que la rotura es inminente.

Los materiales que se usan para fines estructurales se eligen de manera
que se comporten elásticamente en las condiciones ambientales y conforme
al tipo de carga que cabe esperar durante la vida de la estructura
Esta deformación se produciría con
mucha mayor rapidez en un horno,
A temperatura ambiente
heladera podría quedar
indefinidamente limitada
Vela se deforma por
acción de su propio
peso
pero si tratamos de
curvarla con rapidez, se
rompe; se torna frágil
Fluencia del material

Todos los materiales estructurales ponen de manifiesto comportamiento análogo:
a temperaturas bajas. y ante la aplicación de una carga rápida, se muestran
elásticos y frágiles; a alta temperatura y sometidos a cargas prolongadas, "se
escurren".
La temperatura y el tiempo necesarios para producir el escurrimiento
difieren para distintos materiales.
Los materiales proporcionalmente elásticos
hasta la rotura ,tales como el vidrio y
algunos, no son aptos para fines
estructurales. No pueden dar signo
alguno de la rotura inminente; además, a
menudo son frágiles y se desmenuzan
bajo la acción del impacto.
Comportamiento Frágil

Los materiales estructurales se clasifican también según el tipo de esfuerzo
básico que pueden resistir:
Tensión (a), compresión (b) y corte (c).
Tensión es el tipo de esfuerzo que separa las partículas de material
La compresión empuja las partículas unas contra otras.
El corte tiende a provocar el deslizamiento relativo de las partículas tal como
sucede cuando se corta un alambre con una pinza.

Todos los materiales
estructurales pueden
desarrollar esfuerzos de
compresión
Acero
Compresión
Resiste Esfuerzos
Tensión
Piedra y
Hormigón
Diferentes
resistencias a
distintos esfuerzos
su uso se limita
necesariamente a cargas y
formas que no desarrollen
esfuerzos de Tensión
Materiales
resisten Tensión
Por lo general
resisten corte
Materiales resisten
Compresión
En Cambio
Por lo general No
resisten corte

Constantes de los materiales y
coeficientes de seguridad
Para fines estructurales, los materiales se usan por lo
común dentro de la zona lineal de trabajo elástico; esto
significa que sus deformaciones son proporcionales a
las cargas aplicadas.
Pero los diferentes materiales sufren deformaciones
distintas cuando se los somete a la misma carga.
6 mm
6 mm
Sometido a Tensión, el acero es más rígido que el
aluminio.
La medida de esta rigidez es una propiedad de
cada material estructural, denominada módulo
de elasticidad por tensión.

El módulo de elasticidad es la fuerza teóricamente capaz de estirar un
alambre cuya sección tiene un área de 1 milímetro cuadrado,
hasta una longitud igual al doble de la original (desde un punto de vista
teórico, pues en la práctica el alambre se romperá antes de llegar a ese
estiramiento)
Los coeficientes de seguridad así introducidos
dependen de varias condiciones:
 La uniformidad del material
 Propiedades de fluencia y resistencia,
 El tipo de esfuerzo desarrollado
 La permanencia y certidumbre de las cargas
 La finalidad del edificio.
Este último factor tiene gran importancia desde un punto de
vista social:

La segundad debe medirse directamente con referencia a la rotura, en cuanto
concierne al material.
Es importante comprender, que el acero se romperá por tensión sometido a un
esfuerzo de 5.000 a 14.000 kilogramos por centímetro cuadrado, y el hormigón,
por comprensión, a una tensión de 200 a 550 kilogramos por centímetro
cuadrado. Estas tensiones se denominan resistencia última del material.
La carga, o combinación de
cargas, incluyendo las tensiones
iguales a la resistencia de un
elemento se llama carga última
para ese elemento.

Cuando el diseño de una estructura de hormigón
reforzado se basa ser, la resistencia última (se
llama entonces diseño de resistencia última), los
códigos especifican que ciertas combinaciones de
carga no deben alcanzar valores mayores que la
carga última U.
D=la carga muerta
L =la carga viva
W=el código de la carga de viento
el código del Instituto Americano de Hormigón de
1983 requiere que la U sea menor que 0.75
U=0.75 (1,2 D + 1,6 L + 1,7W)
o menor 1,2 D + 1,6 L
Las fórmulas de diseño último similares se están
presentando en diseño de acero

Materiales artificiales modernos
El hierro se usa como material estructural desde hace miles de años, sobre
todo en combinación con otros materiales. Como las propiedades del hierro a la
tensión y las de la madera a la compresión eran bien conocidas, en las techumbres
que cubren las naves de las iglesias medievales se usó una combinación
de largueros de madera y tensores de hierro.

La resistencia última a la tensión de las aleaciones de acero, ha alcanzado
14.200 kilogramos por centímetro cuadrado y la de los "whiskers· de acero
fabricados en los últimos tiempos, cientos de miles de kilogramos por centímetro
cuadrado, lo que permite augurar adelantos revolucionarios en los proyectos
a base de acero.
Algunas nuevas aleaciones de aluminio
poseen la resistencia del acero estructural y
pesan sólo la tercera parte.
Los adhesivos plásticos han transformado la
madera en un material permanente,
prácticamente isotrópico

La estructura Portante : Materiales Tradicionales e Innovación
Tradicionales Innovadores
Acero
Madera
Hormigón Simple
Hormigón Armado
Aluminio y aleaciones
Plástico
Materiales compuestos
Madera laminada
Membranas Textiles

Hierro y Acero
El hierro colado o fundido es el mas resistente a la corrosión
El Acero es mas resistente pero se oxida mas rápidamente
Son materiales maleables, dúctiles, soldables y muy duros. Calentándose y
enfriándose rápidamente, se templan, haciéndose mas duros, mas elástico
y resistente
El Hierro
• El hierro es un material maleable,ferro
magnético y blando.
• Debido a su poca resistencia su única
aplicación es en la fabricación de imanes y
ornamentación.
• Después del aluminio es el segundo metal
mas abundante en la corteza de la tierra
• Sus aleaciones son aquellas de la familia de los ferro-carbonos

El Acero
• El acero es una aleación Fe-C hierro y carbono, en la que el
carbono esta por debajo del 1.76% en peso
• Si el acero esta aleado con una determinada cantidad de otro
elemento se clasifica en dos grupos principales: Aceros Puros y los
aleados.
• Acero estructurales, contenido de C del 0.15% al 0.33% Usos:
estructuras, edificios,puentes y tuberías
• Otros aceros, contenidos de C entre 0.34% y 0.65% resistencias
elevadas, Usos: resortes, tornillos

A temperaturas normales, el acero tiene una zona elástica lineal de utilización,
seguida por una zona plástica, pero se torna de pronto frágil a una temperatura
de 35 grados centígrados bajo cero. Algunas roturas inesperadas de
puentes de acero, en Canadá, se han atribuido a esta repentina transición del
comportamiento plástico al frágil, a baja temperatura. A temperaturas elevadas,
aún el acero, uno de los materiales estructurales de mayor resistencia, pierde
su rigidez en gran medida a 372 grados centígrados. Si el acero ha de usarse
en la construcción con seguridad, debe ser protegido de los incendios; el
hormigón armado es resistente a los incendios si el acero de refuerzo está
suficientemente protegido por una capa de hormigón.

Aleaciones del Acero
El acero puede combinarse con gran variedad de elementos que
mejoran cualidades especificas previamente seleccionadas según el
trabajo que la nueva aleación vaya a realizar
Las aleaciones presentes en aceros al carbono:
Manganeso: aumenta la tenacidad y
neutraliza el efecto fragilizador del
azufre
Azufre: Perjudicial produce grietas.
En 0.13 a 0.30 mejora la
manejabilidad.
Fosoforo: Elemento mas perjudicial,
se permite contenido mas . 0.05%

Las aleaciones presentes en Aceros de baja aleación:
Niquel: Aporta la resistencia a la oxidación, aumenta
resistencia al impacto
Cromo: Aporta dureza y resistencia a la abrasión y
oxidación. Resistencia a altas temperaturas. Tiende a
hacer frágil al acero.
Cobalto: Produce aumento de la dureza del acero en
caliente y a la abrasión.
Vanadio: aumenta la resistencia a la tensión con
poca fragilización.
Magnesio y Silicio: proporciones altas aumenta
resistencia a la tenacidad

Características Positivas de los Aceros
Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de soldadura y
gracias a esto se pueden componer una serie de piezas rectas
Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se
les puede dar cualquier forma deseada
Trabajabilidad: Se pueden cortar y perforara a
pesar de que es muy resistente y aun asi sigue
manteniendo su eficacia
Alta Resistencia Mecánica: Los aceros son materiales con alta
resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tensión y
compresión los soportanpor la química que tienen los aceros.
Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un
ensayo de tensión de l acero al estirarse antes de llegar a su
limite elástico vuelve a su condición original.

Características Negativas de los Aceros
Oxidación: Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen
al aire y al agua simultáneamente y se puede producir corrosión del material si
se trata de agua salina.
Transmisor de Calor y Electricidad: El acero es un alto transmisor de
corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas

Clases de Aceros Estructurales
ASTM Sociedad Americana para la Prueba de los Materiales
Acero ASTM A-36 (NTC 1920)
Acero estructural al carbono, utilizado en construcción de
estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para
comunicación y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas,
herrajes eléctricos y señalización
Acero de calidad estructural de alta resistencia y baja aleación, Es
empleado en la construcción de estructuras metálicas, puentes,
torres de energía, torres de comunicación, herrajes eléctricos y
señalización y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas.

Es Acero un alta resistencia y baja aleación (HSLA), para
construcciones soldadas, remachadas o atornilladas, aplicados
espacialmente para estructuras
Es un acero de calidad estructural de alta resistencia y baja
aleación (HSLA), empleado en la construcción de estructuras,
puentes, torres de energía, y edificaciones remachadas o
atornilladas o soldadas.
Acero para uso de la industria:
Estos productos están dirigidos a la industria a la
fabricación de partes de aplicaciones metalmecánicas
en procesos de calibración, forja y estampado

Secciones Típicas de Acero Estructural
La forma mas común del acero para construcción la constituyen
los lingotes laminados, perfiles estándar: dobles T,UES, diversas
secciones huecas
Ventajas
Buen rendimiento mecánico
Resistente
Fáciles de unir
Combinaciones entre si
Fabricarse según medidas normalizadas

Viga IPN Viga IPE Viga HEA Viga HEB
Viga UPL Viga UPE Viga UPN Viga UPAM

El acero es un 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, naves industriales

Soldadura
Las uniones inicialmente se hacían con
pernos rudimentarios, luego se utilizaron
roblones y remaches
En la actualidad los métodos de unión han
demostrado mayor efectividad como las
soldaduras y placas con pernos

SOLDADURA
La energía para soldaduras de
fusión o termoplásticos
generalmente provine del contacto
directo con una herramienta o un
gas caliente.
La energía necesaria para formar la
unión entre dos piezas de metal
generalmente proviene de un arco
eléctrico, pero la soldadura puede ser
lograda mediante rayos laser, rayos de
electrones, procesos de fricción o
ultrasonido.

Gases
Por su gran capacidad inflamable, el gas mas utilizado es ele acetileno
que, combinado con el oxigeno, es la base de la soldadura oxiacetilénica y
oxicorte, el tipo de soldadura por gas mas utilizado.
Para la protección del arco en esta soldadura son argón y el helio, o
mezclas de ambos.

Hormigón Armado
El hormigón armado es el material mas utilizado en la construcción.
Combina las características estructurales del hormigón y del acero

El hormigón armado es quizá el más interesante de los nuevos
materiales estructurales.
Este material combina la resistencia a la compresión del hormigón con
la resistencia a la tracción del acero, se le puede moldear
en una gran diversidad de formas, adaptándolo a la estructura y a
las cargas de que se dispone.
El hormigón resulta de la
mezcla de arena, grava,
cemento y agua. Al concreto
se le pueden colocar aditivos
para modificar las
características básicas del
concreto existen variedad de
aditivos como: colorantes,
acelerantes,retardadores de
fraguado,fluidificantes e
impermeabilizantes

Las propiedades del hormigón dependen de la calidad y cantidad de los elementos
que intervienen en la mezcla.
La granulometría de los agregados de arena y grava,la calidad del cemento y
la cantidad de agua usada, pueden influir en grado sustancial sobre la
resistencia del hormigón y sobre su tiempo de fraguado.
Durante el proceso de "fraguado" se produce calor, y a menos que el hormigón
esté adecuadamente curado, es decir, protegido tanto de las temperaturas altas
como de las bajas, puede fraguar de manera inadecuada y fisurarse, o bien
presentar una resistencia a la rotura inferior a la proyectada.

El hormigón pretensado significa un mayor adelanto en el concepto básico
de un refuerzo a la tensión para un material que normalmente no resiste esfuerzos
de esa índole.

Hormigón + Barras de Acero
Material Heterogéneo
Forman un material único desde el punto de vista mecánico
Hormigón: Material estructural capaz de
adoptar importante variedad de formas.
Mezcla de materiales inertes (piedra-Arena) con
un aglutinantes(cemento) los que amazados
con agua tienen la propiedad de endurecer
con el tiempo (fraguado) y adquirir la
capacidad de resistir compresiones.
Escaza resistencia a la tensión.
Barras de Acero: Se usan barras cuya
conformación superficial tiene por objeto
mejorar la adherencia con el hormigón que las
rodea, para evitar que se desprendan al ser
tensionadas y ambos materiales tengan la
misma deformación

La unión del hormigón con las barras de acero, estratégicamente
ubicados, permite aprovechar las características de cada material,
creando piezas con capacidad de resistir flexiones.

Si las barras No están en
cantidad suficiente
NO es Hormigón Armado
Si las barras No están
ubicadas correctamente

Barras de Acero
La resistencia se obtienen por la
composición química
Longitudes comerciales
9.00 m y 12 m

Hormigón
La resistencia depende de múltiples
factores, Se controla mediante ensayos

Tipos de Hormigón
Hormigón Ordinario:
Hormigón en Masa:
Hormigón Armado:
También se suele referir a él denominándolo simplemente
hormigón. Es el material obtenido al mezclar cemento
portland,agua y áridos de varios tamaños, superiores e
inferiores a 5 mm, es decir grava y arena.
Es el hormigón que no contiene en su interior armaduras
de acero. Este hormigón solos es apto para resistir
esfuerzos e compresión.
Es el hormigón que en su interior tienen armaduras de
acero, debidamente calculadas y situadas. Este hormigón
es apto para resistir esfuerzos de compresión y tensión.
Los esfuerzos de Tensión los resisten las armaduras de
acero. Es el hormigón mas habitual.

Hormigón Pretensado:
Hormigón Postensado:
Es el hormigón que tiene en su interior
una armadura de acero especial
tensionadas posteriormente al vertido del
concreto. Puede ser tensado si la
armadura se ha tensado antes de colocar
el hormigón fresco
Es el hormigón que tiene en su interior una armadura de
acero especial sometida a tensión. El tensado de la
armadura es posterior al fraguado y endurecido del
concreto.

Curado /Endurecido
Es necesario evitar la pérdida de agua durante el periodo en el que se
produce la reacción del cemento con el agua para poder alcanzar la
resistencia inherente del concreto.
El curado debe ser continuo para que no se generen agrietamientos
superficiales.
Se debe iniciar el proceso de curado tan pronto se quita el encofrado y
tratando de que la superficie no resulte dañada.
Tipos de Curado
Agua: rocío continuo, usando arena u otro diques.
Compuestos químicos formadores de membranas: Soluciones de
resinas o ceras.
Hojas de papel o plásticos
Mantas y colchas: manta en yute o algodón

Control de Mezclas en Obras
Resistencia a la Compresión: Se toman muestras en unas camisas
cilíndricas, las cuales serán sometidas a compresión controlada a los 7, 14 y 28
días.

Madera
Madera: Sustancia dura y resistente
que constituye el tronco de los
arboles y se ha utilizado durante
miles de años como material de
construcción

Se usa como estructura
como cerramiento interior y exterior
Laminados
Carpintería
Techumbres y cubiertas
Pavimentos
La madera como material de Construcción
Medidas Comerciales
1”X2”
1”X3”
1”X4”
2”X2”
2”X3”
2”X4”
2”X6”
3”X4
3”X5”
3”X6” (Vigas)
3”X7”
4”X6”
4”X4”(Columnas)
5”X5”

La madera tiene distintas resistencias en la dirección de la veta y en la
dirección perpendicular a aquélla.
Esta limitación se remedia uniendo con colas plásticas láminas de madera
con vetas dispuestas en distintas direcciones.
La madera laminada así obtenida presenta características resistentes más
homogéneas y, además, es posible impartirle resistencia a las acciones
climáticas.

Ventajas de la Madera
Resistencia: valorando la carga a soportar y el peso propio de la estructura, la
madera es mas resistente que el acero y el hormigón. Posee además una gran
capacidad para absorber energía y resistir cargas de impacto, lo que la hace
idónea para construir casas de madera con ella en zonas sísmicas.
Fácil de trabajar: se puede cortar y trabajar en
diversas formas y tamaños utilizando
herramientas y maquinas sencillas. En las casas
prefabricadas se puede ensamblar y pegar
con adhesivos, unir con clavos, tornillos,
pernos y conectores especiales que producen
uniones limpias, resistentes y duraderas.

Buen aislante: Al ser un material compuesto de fibras huecas y alineadas
axialmente a la longitud del árbol, estos huecos contienen aire que aporta
excelentes cualidades como aislante acústico y térmico. También es un
buen aislante eléctrico. La madera asila 15 veces mas que el cemento, 400
veces mas que el acero y 1770 veces mas que el aluminio.
Ecológica: La madera es el único material de
construcción que es renovable y reutilizable,
reciclable y biodegradable. Los arboles ayudan a
mejorar el medio ambiente estabilizando el suelo,
protegiendo del viento, proporcionando sombra, siendo
el hábitat de la fauna y la flora, mejorando la calidad
del aire y el agua

Curado de la Madera
Es el proceso de la eliminación de la humedad de la
madera hasta el nivel adecuado a la utilización definitiva de
las misma, con el fin que No se produzcan retracciones o
alabeos futuros
Secado Natural Secado al aire libre
Secado por hornos o Estufas especiales: Que
otorgan a la madera , con mayor precisión, la humedad
deseada
Se deben tener en cuenta:
Secar la madera en el menor tiempo posible
Producción mínima de defectos
Costos de secado que hagan rentable la operación

Paredes de Madera
Son tanto tabiques como revestimientos de muros en los que la madera
es el elemento mas visible en forma de tabla, tablero panel o plafón
Tabiques
Elevación de un tabique
autosoportante
prefabricado
Elevación de un tabique
soportante de madera
prefabricado

Solera Inferior
Pieza horizontal Inferior, por medio de uniones clavadas,
todas las piezas verticales tales como pie derecho, jambas
Su función principal es de distribuir las cargas verticales
hacia la plataforma.
Contrafuegos

Plataforma
Construida la plataforma de
piso, se inicia la construcción
de los tabiques
Una vez construidos los
tabiques sobre la plataforma,
se procede a izarlos.

Techos
Es un sistema que esta compuesto por
una seria de vigas que casi siempre
van inclinadas, y un conjunto de
armaduras
El techo se apoya sobre tabiques de
madera, muros de mampostería o vigas
principales de madera u otro material
Los Techos pueden ser:
Plano
Con Pendientes
Curvo

Aspen Art Museum
Shigeru Ban - 2014
La visión de Ban para el
nuevo AAM se basa en
la transparencia y
planos abiertos a las
vistas -invitando a los
que están fuera a
comprometerse con el
interior del edificio, y
proporcionando aquellos
que están al interior la
oportunidad de ver su
entorno exterior.

Mamposteria
La mampostería fue uno de los
primeros materiales utilizados.
En la actualidad se utiliza para muros
portantes en edificios de baja altura.
Tambien se utiliza para cubrir pequeñas
luces formando bóvedas o cúpulas de
compresión

Ladrillo:
Es una pieza para la fábrica de edificios muy
antiguos pueden ser macizos o con diversas
perforaciones.
Los ladrillos de arcilla se hacen en moldes
también extendiendo la arcilla en una capa
gruesa y luego cortándolas con alambres al
tamaño adecuado.

El bloque de cemento es un material prefabricado que se utiliza
principalmente para construir muros. Al igual que los ladrillos comunes, los
bloques funcionan en conjunto al apilarse y al unirse con mortero formado
generalmente por cemento, arena y agua.
Para llevar a cabo esta unión, los bloques presentan un interior hueco que
permite el paso de las barras de acero y el relleno de mortero.

Existe una gran variedad de dimensiones y texturas, desde las
superficies lisas más tradicionales a terminaciones estriadas o rugosas,
además de unidades especiales para esquinas o para vigas con armaduras
longitudinales. Sus dimensiones se mueven entre el clásico 8x8x16
pulgadas,6X8X16 y 4X8X16 (aprox. 19x19x39 cm), para uso estructural, y
otras versionas más esbeltas para tabiquería, con dimensiones cercanas a las
8x3.5x39 pulgadas (aprox. 19x9x39 cm).

A grandes rasgos, su fabricación consta de 4 procesos:
•Mezcla: luego de pesarse, se incorporan las cantidades adecuadas de arena, grava
y cemento en seco, para mezclarse automáticamente y agregar agua al final del
proceso.
•Moldeado: en una máquina especializada, la mezcla es compactada sobre moldes
que definen la forma y tamaño de sus cavidades interiores y su textura exterior. Este
proceso es ayudado generalmente por vibraciones mecánicas.
•Curado: los bloques son ingresados en hornos a vapor (de baja o alta presión)
para endurecerse.
•Cubicado: los bloques secos son apilados en cubos para ser almacenados.

Es un material aglomerante que tiene propiedades de adherencia
y cohesión, que permite unir fragmentos minerales entre si para
formar un todo compacto con resistencia y durabilidad adecuados.
Cemento
La cal da a los morteros gran
trabajabilidad, buena retención de
agua y alta resistencia inicial.
La cal para usarse debe ser hidratada

Agua
El agua utilizada en una construcción debe ser
limpia, libre de agentes patógenos y no ser turbia
Refuerzos
Refuerzo Vertical: es el que
va embebido con grouting
dentro de las celdas de las
unidades de mampostería de
perforación vertical
Refuerzo horizontal: Es el
que se coloca entre hiladas
de unidades de mampostería
embebida en el mortero de
pega.

Dosificación del
Mortero de pega en
obra

Este sistema permite una
reducción en los desperdicios
de los materiales empleados y
genera fachadas portantes; es
apta para construcciones en
alturas grandes.
La mayor parte de la
construcción es estructural.
A la disposición y trabazón
dadas a los materiales
empleados en los muros se llama
aparejo.
En la actualidad, para unir las
piezas se utiliza generalmente
una argamasa o mortero de
cemento y arena con la adición
de una cantidad conveniente de
agua.
Mampostería de Pierda
Se llaman así los muros construidos con
piedras en bruto con tallado o no, regular o
irregular

La mampostería portante impone, adicionalmente a las características
enunciadas anteriormente, de acuerdo al tipo de exposición, la necesidad de una
resistencia superior en los elementos, suficiente para soportar las cargas que
debe soportar, o que tengan una resistencia tal que se diseñe la estructura para
ella. Esto en cuanto a las unidades, pero como conjunto, aparece la participación
del refuerzo, lo que le ha dado la dimensión que posee la mampostería en la
actualidad, dentro de los sistemas estructurales.

REFORZADA (ESTRUCTURAL)
La mampostería estructural reforzada ha hecho posible extender el concepto
histórico de la mampostería a estructuras de paredes mucho más delgadas y con
alturas de hasta 20 pisos, nivel hasta el que se considera económicamente
factible construir edificios de mampostería de concreto.
En nuestro medio, si bien se han logrado estructuras de hasta unos 14 pisos,
predomina la utilización de la mampostería estructural para viviendas de uno y
dos niveles y para multifamiliares de 5 pisos, conformando unidades de gran
tamaño.

Aditivos para Morteros
Impermeabilizantes,acelerantes,desmoldantes,retardantes

Aluminio El aluminio se utiliza algunas veces, en estructura de
pequeñas luces.
Por su facilidad de montaje y desmontaje presenta
su uso mas extendido en estructuras temporales.

Resistencia a la Corrosión
El aluminio se combina fácilmente con el oxigeno y se vuelve
resistente a la corrosión por la película la transparente de oxido
de aluminio que se forma rápidamente y que es relativamente inerte
a toda acción química posterior.
Facilidad para trabajarlo
El aluminio se trabaja con facilidad, tanto en frio
como en caliente, puede laminarse, extruirse,
forjarse, prensarse, estirarse, moldearse,
estamparse,doblarse y conformarse.
Puede unirse por remachado,apernado,por
soldadura autógena,por soldadura fuerte y con
soldadura con metal de aporte.

Formas Comerciales
El aluminio se obtiene en forma de lingotes y
tochos de primer fusión.A partir de estos se les
transforma en barras, varillas, barras de
conducción eléctrica, alambre, cable,tubo,tubería
y accesorios, plancha, lamina,hoja de espesor de
papel y en forma de polvo, perfiles estructurales,
piezas vaciadas, forjadas y estruidas.
En 1856 se contemplo el primer uso del aluminio en la
arquitectura, en la punta del monumento a Washington
El aluminio se comenzó a utilizarse en construcción en 1926 y su uso ha
aumentado en forma continua, para antepechos,ventanas,puertas,
pasamanos, enrejados, cubiertas de techos fachadas,cercados,
aislamiento de reflexión y variedad de herrajes

Vidrio Armado Vidrio Estructural para
Fachadas
El sistema de vidrio estructural es una
técnica de sujeción del acristalamiento
mediante el empleo de siliconas
especiales:
En los muros-cortina tradicionales, es
la cara exterior del marco la que recibe
los esfuerzos de succión inducidos por
el viento e impide que el
acristalamiento caiga al vacío
En el sistema estructural es la junta de
silicona la que garantiza esta función.

Existen dos tipo de fachadas de vidrio estructural de
dos lados y cuatro lados.
De dos lados se aplica directamente a la reticula
portante, fijándose (pegado) dos de los cuatro lados
generalmente los verticales, los otros dos lados se
realiza con tapetas de aluminio.
Fachadas sin marco con arañas de sujeción que
soportan el vidrio se conoce como vidrio estructural
abotonado

Vidrio templado
El cristal o vidrio templado es un tipo de vidrio de seguridad, procesado por
tratamientos térmicos o químicos, para aumentar su resistencia en
comparación con el vidrio normal. Esto se logra poniendo las superficies
exteriores en compresión y las superficies internas en tensión
Templado se vuelve el vidrio 4-5 veces mas resistente
a la rotura mecánica y 4 veces mas resistente al
calor
Aplicaciones
Fachadas de locales comerciales
Mamparas de baños y divisiones de
ambientes
Encimeras de cocinas
Vitrinas y expositores que soporten
altas temperaturas
Entornos de chimeneas
Esquema de fragmentación

Fachadas de vidrio – Apple Store en Hangzou, proyecto de Foster + Partners.
Amplia fachada acristalada que consta de 11 grandes paneles de doble
acristalamiento de 15 metros cada uno. La firma tecnológica ha estado siempre a
la vanguardia de los usos del vidrio para desarrollar sus productos.

Rafael de La-Hoz llevó a cabo en 2004 el proyecto Distrito C. Sede central de
Telefónica de Madrid. las fachadas están formadas por una doble piel de vidrio
exterior, conectada a la fachada interior mediante unas costillas de vidrio
estructural, a modo de viseras y parasoles.

Fachadas de vidrio – Delegación
Territorial de Sanidad y Consumo en
Bilbao.
El arquitecto Juan Coll Barreu interpretó
el envoltorio como un sistema que debía
responder a las diferentes situaciones
que viviría la fachada. Los pliegues de la
misma reflejan multitud de visuales desde
el interior, el volumen del edificio es
permeable y se crea un intercambio entre
el interior y el exterior.

Fachada Vidrio curvado.
International Managment Institute.
Proyecto: Abin Design Studio

Membranas Textiles
La membrana textil presenta una
utilización creciente en el ámbito de
las estructuras tensadas, llegando a
cubrir grandes luces.
Pos su facilidad de montaje, se utilizan
también para materializar estructuras
temporales.
La arquitectura textil ha existido en
distintas culturas desde el origen de las
civilizaciones,en viviendas o refugios,
empleando cueros tensados, y luego
mediante telas, en las civilizaciones
griegas, romanas y del oriente.

A partir del siglo XX se
comenzó a desarrollar
con esta
arquitectura (gracias a los
avances tecnológicos), y a
partir de la década de los
60s se empezó una etapa
de difusión del sistema
constructivo llegando a
nuestros días con una
producción de centenares
de obras por año en todo
el mundo.

La mayoría de las estructuras tensadas derivan de tres formas básicas
Las estructuras de membranas tensadas resisten eficientemente las cargas
a las cuales están solicitadas, debido a la resistencia formal, sumando a la
pretensión aplicada.
La resistencia formal esta dada
por la doble curvatura negativa,
donde los centros de curvatura de
ambas direcciones principales se
originan en cara opuestas de la
superficie.

La pretensión interna aplicada mantiene el sistema en equilibrio estático
de manera tal que cuando se aplica una carga externa (P) una de las
direcciones principales resistir la carga, mientras que la dirección opuesta
ayuda al sistema a mantener la estabilidad; de esta manera la tela actúa
biaxialmente.

Otto y Behnisch conceptualizan una estructura de tensión que fluirá
continuamente a lo largo del sitio imitando el drapeado y las rítmicas
elevaciones de los Alpes suizos, una estructura en suspensión, como una nube
que parece flotar sobre el lugar ramificándose entre las piscinas, el gimnasio y el
estadio principal.

Fueron necesarios grandes tubos y cables de acero para levantar y mantener
en el aire la estructura sobre la que se apoyaría la cubierta transparente. Los cables
variaban entre los 65 y los 400 metros de largo
El cerramiento de la estructura consiste en una lámina de poliéster revestida de
PVC, de 29 x 29 m y 4 mm de espesor. Para evitar deformaciones a causa de la
temperatura, descansa sobre válvulas de neopreno. Pese a que se resolvieron
grandes problemas técnicos, no fue posible solucionar completamente el aislamiento
térmico

Las membranas de PVC (Policloruro
de vinilo) son las más utilizadas en la
arquitectura textil.
Los tejidos de poliéster con
recubrimiento de PVC se adaptan a
las características técnicas necesarias
para la confección de una cubierta,
con expectativas de vida superiores a
los 20 años.
Las membranas de PVC se componen
de un tejido base, protegido y
estabilizado por un recubrimiento en
ambas caras. El tejido base está
formado por los hilos de trama a lo
ancho y por los de urdimbre a lo largo.
Forma de tejer: (1) urdimbre, en vertical y (2) trama, en horizontal.

Los materiales utilizados para las membranas son
tejidos de poliéster a los que se van agregando capas
superiores e inferiores de PCV en número de hasta
dos por lado con distintos espesores, dependiendo de la
aplicación y una capa final de teflón. el PVC tienen
como función proteger al tejido contra los rayos UV,
abrasión y agentes atmosféricos, garantizando la vida útil
del material.

¿Las membranas de que material son?
Fibra de vidrio
Teflón
Estructuras de acero inoxidable, madera, aluminio, hormigón
Hasta 35 años
Autolimpian
Hasta 5 - 20 años
Requieren limpieza peiodica

Precio difícil de definir depende de la forma y estructura pero una entre 30 a 300 m2
Osila entre 800 y 1200 dólares x M2

Olympia Eissportzentrum, Múnich, Alemania

Plásticos
El uso es cada día mas extendido en
construcción.
Los diferentes tipos de plásticos se aplica en
conducciones de agua y cableados eléctrico,
como aislante

Algunos materiales tienen una zona de trabajo elástico relativamente limitada y
se comportan en forma plástica bajo la acción de cargas reducidas.
Ciertos plásticos fluyen sometidos casi a cualquiercarga.
El comportamiento de estos plásticos y el comportamiento frágil de
otros. hace de ellos materiales no aptos, hasta ahora, para fines estructurales.
Pero los plásticos reforzados. como por ejemplo, el Fiberglass, presentan
características estructurales aceptables y puede con facilidad preverse un
aumento en su utilización
Los plásticos reforzados con vidrio combinan la resistencia de este
último con el comportamiento no frágil de aquéllos

Los materiales plásticos y sintéticos que usan sustancias orgánicas como
ligamentos. encuentran amplias aplicaciones en el campo de las estructuras
por sus propiedades variadas, pero generalmente no se usan todavía como
materiales estructurales debido a sus altos costos.
La mayoría de los plásticos estructurales son de cristal reforzado. Las fibras
de cristal con una resistencia de hasta 42.000 kilogramos por centímetro
cuadrado

Copolimero de etileno-tetraflúretileno
El uso del ETFE como material constructivo esta suponiendo toda una
revolución en los diseños arquitectónicos debido a su ligereza y durabilidad
que ofrece enormes posibilidades para cubrir granes espacios.
El Cubo de Agua

ETFE es la sigla que denomina al copolímero de etileno-tetraflúoretileno,un
material plástico emparentados con el Teflón, muy durable, adapatable y que
puede ser transparentes
ETFE esta siendo utilizado en muchas mega estructuras en la actualidad,
como en la Villa Olímpica de Beijing, donde se construyen un enorme centro
acuático cubierto, hecho de burbujas

El Water Cube fue diseñado por la
firma Arquitectos PTW
Architects australiana y Structural
Engineers Arup que se encargaron de
la estructura.
La estructura fue construida por CSCEC
(China State Construction Engineering
Corporation). Comprendiendo un marco
espacial de acero, ésta es la mayor
estructura ETFE recubierta del mundo
con más de 100.000 m² de cojines
ETFE que sólo tienen un grosor de un
ocho por mil de pulgada en total,3 el
revestimiento ETFE permite más
entrada de luz y mayor calor que el
cristal tradicional, causando una
disminución del 30% en gastos de
energía.
La pared externa está basada en la estructura de Weaire-Phelan,
una espuma (la estructura está inspiradas en burbujas de jabón). El modelo
está inspirado en un corte de la espuma, la estructura utilizada fue la espuma
de Kelvin porque la de Weaire-Phelan resulta más compleja debido a ser un
modelo más irregular

Diseñado por la firma Herzog & de
Meuron, de Basilea (Suiza), la cual fue
seleccionada en febrero de 2003. La
compañía de seguros alemana Allianz, que
es el principal socio de la sociedad que
construye el proyecto
Copa Mundial de Fútbol 2006
Final Liga de Campeones de la UEFA 2011-12
Eurocopa 2020
Eurocopa 2024
La arquitectura exterior del Allianz Arena está compuesta de 2.874
paneles romboidales de ETFE (copolímero de etileno-tetrafluoretileno) a
una presión de 0,035 hPa. Cada panel puede iluminarse de manera
independiente de color blanco, rojo o azul. La intención es iluminar los
paneles en cada partido con los colores del respectivo equipo local, o de
color blanco cuando juega de local la selección alemana.

https://www.youtube.com/watch?time_continue=592&v=EBqB
Mh-9qU0
https://www.youtube.com/watch?v=2JqyeY9eW3U

07 materiales para las estructuras

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