Tecnología de Materiales Clase 2 PDF

1  TECNOLOGÍA DE MATERIALES CLASE 2 Tuesday, October 15, 2024 2  Semana 2 CONTENIDOS Los materiales de construcción en la ingeniería civil Clasificación de los materiales Ranking de los materiales por su nivel de afectación al medio ambient...

1  TECNOLOGÍA DE MATERIALES CLASE 2 Tuesday, October 15, 2024 2  Semana 2 CONTENIDOS Los materiales de construcción en la ingeniería civil Clasificación de los materiales Ranking de los materiales por su nivel de afectación al medio ambiente Perspectivas de desarrollo de la ciencia de los materiales Conceptos sobre ingeniería de materiales Factores económicos Propiedades Producción y estética Variabilidad Mediciones 3 Semana 2 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES POR SU NIVEL DE PROCESAMIENTO NATURALES SEMIPROCESADOS INDUSTRIALIZADOS COMPUESTOS Agregados pétreos para Cemento, cerámicas, tejas, Arcillas, piedras, gravas, Hormigón armado, hormigón y obras viales, ladrillos, vidrio, acero en barras, paneles tipo wafle, arenas, lastre, yeso, cal, placas de piedra, granito, acero en perfiles, alambres, cables, cables recubiertos, … … mármol, … clavos, … Madera, balsa, caña, Madera, balsa, caña, Tableros contrachapados, Tuberías uPVC con bambú, pambil, corcho, bambú, pambil, corcho, fórmicas, asfaltos, emulsiones, insertos metálicos, fibras, … fibras, … aditivos, tuberías, recubrimientos soldaduras, epóxicos, … plásticos, … Semana 2 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES POR SU HISTORIAL DE UTILIZACIÓN TRADICIONALES NO TRADICIONALES NEO MATERIALES Barro o arcilla, carrizo, Hormigón simple, hormigón armado, Hormigón traslúcido, fibras vegetales, estiércol hormigón presforzado, aditivos, materiales con memoria, animal, piedra, cal, yeso, fibras de origen mineral, nanomateriales, madera, bambú, pambil, fibras de origen orgánico, perfilería biomateriales, polímeros, cuero de animal, hierro de acero, perfilería de aluminio, composites, … forjado, bahareque, adobe, vidrio, madera procesada, lámparas y tapial, … aparatos eléctricos, recubrimientos sintéticos, placas de yeso para paredes, epóxicos, … UTP L Semana 2 LOS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES POR SU NIVEL DE AFECTACIÓN AL MEDIO AMBIENTE BAJO MODERADO SEVERO Madera obtenida de Producción del acero, cobre, Explotación de agregados plantaciones forestales. Piedra en aluminio, zinc, productos pétreos, cemento, hormigón, estado natural. Cerámica con bajo derivados del carbono (PVC, productos cerámicos nivel de procesamiento. polietileno, poliuretano, industrializados, vidrio, policarbonatos), pinturas y productos bituminosos, … barnices, …  Semana 2 PERSPECTIVAS DE DESARROLLO Fabricación y Modelización Digital. Aplicaciones en la industria de la construcción 4.0. https://vimeo.com/133052573 7  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Criterios de decisión Factores económicos Propiedades mecánicas Propiedades no mecánicas Consideraciones de producción/construcción Propiedades estéticas Conocer las propiedades de los materiales, sus pros y contras permitirán tomar buenas decisiones en construcción. 8  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES https://www.youtube.com/watch?v=JIa7hhDgLUc&ab_channel=majroom 9  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES https://www.youtube.com/watch?v=FqVu1GBzaCc&ab_channel=SaberdeN%C3%BAmeros 10  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Asfalto modificado con polímeros 11  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Hormigón autorreparable 12  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Hormigón autorreparable 13  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Hormigón reforzado con fibras 14  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Materiales de memoria de forma (shape memory materials) https://youtu.be/uMHvyJft2Lo 15  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Materiales de memoria de forma https://www.youtube.com/watch?v=qkxnltmzrJA (shape memory materials) &ab_channel=stiquitojmconrad 16  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Factores económicos Disponibilidad y coste de los materiales en bruto Costes de fabricación Transporte 17  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Factores económicos Colocación 18  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Factores económicos Mantenimiento 19  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Propiedades mecánicas Respuesta del material a cargas externas No todos los materiales reaccionarán de igual forma ante una carga Material Magnitud de la carga Tipo de la carga Geometría del material 20  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Condiciones de carga Carga estática Carga dinámica https://www.youtube.com/watch?v=5qygpZpYM K4&ab_channel=EstructurandoEstructurando 21  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Condiciones de carga Tipos de carga estática Carga dinámica 22  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Relaciones esfuerzo-deformación Ecuación (modelo) constitutiva del material a) Cristal y b) Acero c) Aleación d) Hormigón d) Caucho yeso de aluminio blando https://www.youtube.com/watch?v=v6QqCqwIxdM&ab_channel=KevinSarango https://www.youtube.com/watch?v=jKi2ID9zYik&ab_channel=JoseLuisBlanco 23  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Relaciones esfuerzo-deformación Comportamiento histerético 24  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Comportamiento elástico Pendiente del diagrama esfuerzo deformación Relación de Poisson Módulo elástico 0.0 – 0.5 Módulo de Young Módulo de elasticidad 25  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Comportamiento elástico 26  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Comportamiento elástico Diferencia entre linealidad y elasticidad 27  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Comportamiento elástico Diferencia entre linealidad y elasticidad 28  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Ejemplo Un cubo de una aleación con dimensiones son 50 mm x 50 mm x 50 mm, se coloca en una cámara de presión y se somete a una presión de 90MPa. Si el módulo de elasticidad de la aleación es de 100 Gpa y la relación de Poisson es de 0.28. ¿Cuál será la longitud de cada lado del cubo, suponiendo que el material permanezca dentro de la región elástica? 29  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Comportamiento elastoplástico 30  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Ejemplo Un material elastoplástico tiene endurecimiento por deformación (figura c, diap. anterior). El módulo elástico es de 175 000 MPa y el límite elástico de 480 MPa y la pendiente de la parte de endurecimiento por deformación del diagrama de esfuerzo-deformación es 20 700 MPa. a) Calcular la deformación correspondiente a un esfuerzo de 550 MPa. b) Si se elimina el esfuerzo de 550 MPa, calcular la deformación permanente. 31  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Ejemplo Una varilla de aleación de aluminio, con una longitud nominal de 100 mm, diámetro de 10 mm y una resistencia de fluencia de 150 MPa, se somete a una carga de tracción de 5.85 kN. Si la longitud cambia a 100.1 mm y el diámetro de 9.9967, calcular el módulo de elasticidad y la relación de Poisson 32  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Trabajo y energía Área bajo la curva: Trabajo por unidad de volumen que se necesita para deformar o romper el material TRABAJO = ENERGÍA 33  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Respuesta dependiente del tiempo (reología) En algunos casos, los materiales presenta un respuesta retardada a acciones externas. 34  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Respuesta dependiente del tiempo (reología) 35  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Respuesta dependiente del tiempo (reología) 36  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Respuesta dependiente del tiempo (reología) 37  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Respuesta dependiente del tiempo (reología) 38  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Efectos de la temperatura y el tiempo Los materiales cambian su comportamiento mecánico en función de su temperatura Materiales viscoelásticos Afectación grande Metales y hormigón Afectación pequeña Materiales ferrosos Cambio de deformabilidad 39  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Efectos de la temperatura y el tiempo Los materiales cambian su comportamiento mecánico en función de su temperatura Materiales viscoelásticos Afectación grande Metales y hormigón Afectación pequeña Materiales ferrosos Cambio de deformabilidad 40  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Fallos y seguridad Fallo por fractura: El material ha alcanzado su máxima resistencia. Las barras de acero no han alcanzado su máxima resistencia axial. 41  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Fallos y seguridad Fluencia general 42  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Fallos y seguridad Alabeo o deformación excesiva 43  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Fallos y seguridad Fatiga 44  Semana 2 CONCEPTOS SOBRE INGENIERÍA DE MATERIALES Fallos y seguridad Fatiga 45  PRÓXIMA CLASE Los materiales pétreos Introducción Clasificación por su génesis Clasificación por su forma de explotación Propiedades de los materiales pétreos Lecturas Texto Guía: Materiales para ingeniería civil. 2ªedición. Mamlouk, M. (2009) Capítulo 5. Páginas 167-203 46 Gracias 47