La normalización tiene una influencia importante en los métodos de ensayos ordinarios y en la redacción de especificaciones, resultando deseable el conocimiento de las agencias que promulgan algunas de las especificaciones de los materiales más usados.
2.1.6 AGENCIAS ESTANDARIZADAS
Las normas promulgadas por la American
Society for Testing and Materials (Sociedad
Norteamericana para el ensayo y los materiales)
son de particular interés e importancia por su
doble función de: (1) normalización de las
especificaciones y de los métodos de ensayos de
los materiales, y (2) el mejoramiento de los
materiales de ingeniería.
2.2. ASPECTOS GENERALES DEL
COMPORTAMIENTO MECANICO DE LOS
MATERIALES
2.2.1.PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
Las propiedades mecánicas se definen como aquellas que tienen que ver con el
comportamiento de un material bajo fuerzas aplicadas. Las propiedades mecánicas
se expresan en términos de cantidades que son funciones del esfuerzo o de la
deformación o ambas simultáneamente.
2.2.2.TIPOS DE ENSAYOS MECANICOS
las condiciones en que un material debe comportarse en servicio, requieren cierto número de
procedimientos de ensayo. La relación, entre varios procedimientos de ensayo puede
evidenciarse por medio de una clasificación ordenada de las condiciones de ensayo, los tipos
principales de las cuales son: 1. Aquellas relacionadas con la manera en que la carga es inducida.
2. Aquellas que tienen que ver con la condición del material o probeta misma en el momento del
ensayo.
2.2.3.ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas
componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma
de un cuerpo. y La deformación se define como el cambio de forma de
un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de
humedad o a otras causas.
2.2.4.ELASTICIDAD
es aquella propiedad de un
material por virtud de la cual las
deformaciones causadas por el
esfuerzo desaparecen al
removérsele
No se conocen materiales que sean perfectamente
elásticos a través del rango de esfuerzos completo hasta la
ruptura, aunque algunos materiales como el acero,
parecen ser elásticos en un considerable rango de
esfuerzos.
2.2.5.LA RESISTENCIA ÚLTIMA
Este termino está
relacionado con el esfuerzo
máximo que un material
puede desarrollar. La
resistencia a la tensiones el
máximo esfuerzo de tensión
que un material es capaz de
desarrollar.
La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de
compresión que un material es capaz de desarrollar.
2.2.6.PLASTICIDAD
Es aquella propiedad que permite al material sobrellevar
deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura.
Las evidencias de la acción plástica en los materiales
estructurales se llaman deformación, flujo plástico y
creep.
La plasticidad es importante en las operaciones de formación,
conformación y extrusión. Algunos metales se conforman en frío,
por ejemplo, la laminación profunda de láminas delgadas.
2.2.7.RIGIDEZ
Es la deformabilidad
relativa de un
material bajo carga.
Se le mide por la velocidad del esfuerzo
con respecto a la deformación. Mientras
mayor sea el esfuerzo requerido para
producir una deformación dada, más
rígido se considera que es el material.
Bajo un esfuerzo simple dentro del
rango proporcional, la razón entre el
esfuerzo y la deformación
correspondiente es denominada
módulo de elasticidad (E).
2.2.8.CAPACIDAD ENERGETICA
Es la capacidad de un
material para absorber
o almacenar energía.
La cantidad de energía absorbida al
esforzar un material hasta el límite
elástico, o la cantidad de energía que
puede recobrarse cuando el esfuerzo es
liberado del límite elástico, es llamada la
resiliencia elástica.
2.3.ASPECTOS GENERALES DE
LA FALLA EN LOS MATERIALES
La falla puede considerarse como la alteración del comportamiento
característico de acuerdo con alguna propiedad física básica.
Por ejemplo, el es forzamiento o deformación de un material más allá del
límite elástico, es decir sin recuperación de su forma o longitud original.
A nivel macroescalar la falla puede concebirse como el grado de
deformación qué sea excesivo en relación con el desempeño
aceptable de un miembro de alguna estructura o máquina.
con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la resistencia a la compresión
posee un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en compresión por una
fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable o semiviscoso), el valor obtenido para la
resistencia a la compresión es un valor arbitrario que depende del grado de distorsión
considerado como falla efectiva del material.
3.0. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA
3.1.CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
Los materiales se clasifican
generalmente en cinco
grupos: metales, cerámicos,
polímeros, semiconductores
y materiales compuestos.
Metales. Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia,
rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. Las
aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmente deseable en
mayor proporción o permiten una mejor combinación de propiedades.
Cerámicos. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes.
Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los
cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en
aplicaciones de carga.
Polímeros . Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen
baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas
elevadas.
Semiconductores . Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos
electrónicos. Son muy frágiles.
Materiales compuestos. Como su nombre lo indica, están formados a partir de dos o más materiales
de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de
forma individual.
3.2.METALES
De los elementos que figuran en la tabla
periódica, alrededor de 80 pueden ser
clasificados como metales. Todos ellos
tienen en común que sus electrones más
extremos en un átomo son cedidos
fácilmente.
Entre las principales
propiedades de los
metales figuran las
siguientes:
Ductilidad: Es la propiedad que tiene un metal de dejarse estirar en hilos.
maleabilidad: Es la capacidad de un metal para transformarse en lámina,
sin rotura, por la acción de presiones.
Tenacidad: Es la resistencia a la rotura por tensión que presenta los metales.
Fragilidad: Es la facultad de un metal de romperse por la acción del choque
o por cambios bruscos de temperatura. Muchas veces se confunde la
fragilidad con debilidad, siendo propiedades independientes. Un material es
frágil cuando su deformación es casi nula antes de romperse.
Forjabilidad: Es la propiedad mediante la cual
puede modificarse a la forma de un metal a
través de la temperatura.
Soldabilidad: Es la propiedad que tienen
algunos metales, por medio de la cual dos
piezas de los mismos se pueden unir formando
un solo cuerpo.
Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el
acero una dureza extraordinaria al calentarlo de
600 °C y enfriándolo bruscamente en agua.
Oxidación: Los metales se oxidan por acción del oxígeno del aire.
Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido
o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de
metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc,
entre otros. a oxidación penetra el metal hasta destruirlo.
3.5.PLÁSTICOS
Los materiales poliméricos provienen de una reacción de un monómero
con algunos agentes químicos llamados agentes activadores o
catalizadores y desencadenan una reacción produciendo unas cadenas
que tienen similitud con el monómero de quien se originan, por ejemplo:
el monómero del etileno de donde se produce el polietileno, del
monómero del estireno se produce el poliestireno.
Los polímeros pueden clasificarse:
Según la respuesta mecánica que estos tengan.
Por su comportamiento en función de la luz.
Por su resistencia al calor (un gran limitante).
Por su densidad o peso molecular.
3.6.EL CONCRETO
El concreto es una piedra artificial, la cual el hombre fabrica a partir de varias materias primas,
como son el cemento, la arena, la grava y el agua; el concreto obtenido a partir de los materiales
mencionados se denomina concreto simple.
La velocidad de hidratación y adquisición de resistencia de los diversos tipos de cemento Pórtland
depende básicamente de la composición química del clinker y de la finura de molienda.
3.7.MAMPOSTERIA
La mampostería es un sistema constructivo tradicional compuesto por piedras naturales sin labrar o
ligeramente labradas, llamadas mampuestos. Las fábricas (construcciones realizadas) de
mampostería tan sólo proporcionan una cierta resistencia a la compresión, por lo que suelen
conformar elementos verticales continuos, como muros y paredes.
La piedra, es el elemento más generalizado, no sólo en el ambiente rural, sino también en el urbano,
dónde es fácil observar cómo las fundaciones se resuelven con material pétreo. Pero no toda la
piedra es apta para la construcción y es conveniente que antes de elegirla se realice un ensayo
previo que dará a conocer si resiste bien a la intemperie y no es heladiza, reconociéndose
prácticamente estos extremos si ha aguantado bien el aire libre, uno o dos inviernos.
1 El hormigón es un termino
con el cual también se le
llama al concreto.
2 Concreto simple.
3 Concreto reforzado.
3.8.MEZCLAS BITUMINOSAS
Los materiales bituminosos, son derivados del petróleo, y por lo general se utilizan en forma de
mezclas; las mezclas se clasifican en:
Mezcla bituminosa discontinua en caliente, para capas de rodadura de pequeño espesor: mezcla cuyos materiales es la combinación
de un ligante hidrocarbonado, árida que presentan una discontinuidad granulométrica muy acentuada en la arena, polvo mineral y,
eventualmente, aditiva, de manera que todas las partículas del árido queden recubiertas por una película homogénea de ligante.
Mezcla bituminosa en caliente: Es la combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizarla, la cual se precisa calentar
previamente los áridos. El ligante será necesario calentarlo o no según su viscosidad original en relación con lo que se requiera para su
mezcla con los áridos. La mezcla se extenderá y compactará a temperatura superior a la del ambiente.
Mezcla bituminosa en caliente: Combinación de áridos y un ligante bituminoso, para realizar la cual se precisan calentar previamente
los áridos.
Mezcla bituminosa en caliente: Combinación de un ligante hidrocarbonato, áridos (incluido el polvo mineral) y eventualmente aditivos,
de manera que todas las partículas del árido queden recubiertas por una película homogénea de ligante.
Mezcla bituminosa en frío: Es la combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizar la cual no se precisa calentar previamente
los áridos. El ligante será necesario calentarlo o no según su viscosidad original en relación con la que se requiera para su mezcla con los
áridos. La mezcla se extenderá y compactará a la temperatura ambiente.
Mezcla bituminosa en frío: Combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizar la cual no es preciso calentar previamente los
áridos. La mezcla se extenderá y compactará a la temperatura ambiente.
3.9.ESTUDIO ESTADÍSTICO DE RESISTENCIA
DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
En la actualidad los métodos estadísticos, se hallan en pleno
desarrollo y estudio en las diversas áreas de la investigación, dada su
flexibilidad de aplicación a cualquier grupo de datos.
Son una valiosa ayuda para determinar la precisión de las medidas
teniendo en cuenta la evidente variabilidad y / o dispersión de las
propiedades mecánicas de los materiales.
Las actividades a realizar por lo general corresponden a los métodos
y técnicas propios del estudio estadístico de muestras como son la
organización de los datos de los ensayos de resistencia, análisis y
clasificación de los mismos, la conversión y almacenado de los
mismos en una base de datos.