hay muchos tipos de materiales de construcción utilizados en la construcción, como el hormigón, el acero, la madera y la mampostería. Cada material tiene diferentes propiedades, como peso, resistencia, durabilidad y costo, lo que lo hace adecuado para ciertos tipos de aplicaciones. La elección de los materiales para la construcción se basa en el costo y la eficacia para resistir las cargas y tensiones que actúan sobre la estructura., Como ingeniero estructural, trabajo con mis clientes para decidir el tipo de materiales utilizados en cada proyecto en función del tamaño y uso del edificio.
la fabricación de materiales de construcción es una industria bien establecida y estandarizada capaz de proporcionar un suministro confiable de materiales de alta calidad para nuestras estructuras.La producción de materiales de construcción de grado estructural está sujeta a procedimientos de control de calidad que implican inspección y pruebas de acuerdo con las normas nacionales y los métodos de prueba científicos.,
parte de las responsabilidades del ingeniero estructural es preparar las especificaciones del proyecto, incluidos todos los materiales de construcción y las normas y disposiciones aplicables para cumplir. Esta es una parte crucial de cualquier proyecto para especificar la calidad y las propiedades de los materiales a utilizar.
Los materiales de construcción generalmente se pueden dividir en dos categorías: materiales de construcción naturales como piedra y madera, y materiales de construcción artificiales como hormigón y acero., Ambas categorías generalmente requieren un cierto nivel de preparación o tratamiento antes del uso en una aplicación estructural. A continuación se muestra la lista de materiales que más utilicé en proyectos de consultoría de ingeniería.,
| Material type | Sample compressive strength as force (Newton) per unit area (mm2) | |
| Steel | 300 MPa* | |
| Concrete | 25 MPa* | |
| Masonry | 10 MPa* | |
| Wood | Parallel to grain | 5 MPa* |
| Perpendicular to grain | 3.,5 MPa* | |
*MPa: mega Pascal o N/mm2
Concreto:
el Concreto es un material compuesto hecho de la mezcla de cemento, agregados tales como arena y piedra triturada y agua. Las propiedades del hormigón dependen de las proporciones utilizadas en el diseño de la mezcla. Por lo tanto, es una práctica estándar para los proveedores de concreto proporcionar las propiedades del material y los resultados de las pruebas para cada parche de concreto.,
el hormigón fresco se puede verter en obras de forma para tomar cualquier forma y toma tiempo para endurecerse en un material similar a la piedra. El concreto tarda hasta 7 días en alcanzar la mayor parte de su resistencia y necesitará una atención especial al curado para evitar el agrietamiento o la reducción de la capacidad. El concreto es muy versátil y es mi material para aplicaciones que requieren una combinación de resistencia y durabilidad. Por ejemplo, el hormigón es un material excelente para construir cimientos donde el peso de la estructura se encuentra con el suelo., Esto requiere resistencia para soportar la carga y también durabilidad para soportar el contacto con el suelo circundante.
El hormigón es muy fuerte cuando se expone a tensiones de compresión, sin embargo, es frágil y tiene una resistencia a la tracción limitada. Combinado con barras de refuerzo de acero, el hormigón armado es más fuerte y más adecuado para una amplia gama de estructuras, como edificios altos de varios pisos, puentes, carreteras, túneles y muchas otras aplicaciones.,
acero:
El acero es uno de los materiales de construcción más fuertes disponibles con una excelente capacidad de resistencia tanto en tensión como en compresión. Debido a su alta relación resistencia-peso, es ideal para el marco estructural de edificios altos y grandes instalaciones industriales. El acero estructural está disponible en formas estándar, como ángulos, vigas I y canales C. Estas formas se pueden soldar o conectar utilizando pernos de alta resistencia para construir estructuras capaces de resistir grandes fuerzas y deformaciones.,
El acero es un material de construcción relativamente caro, por lo que es responsabilidad del ingeniero estructural elegir tamaños y formas económicos de acuerdo con las cargas reales en el edificio para evitar un diseño excesivo. Debido al mayor costo del acero, a menudo recibo preguntas de nuestros clientes preguntando si hay una manera de reducir el peso y el tamaño de algunos de los miembros de acero en la estructura. Esto se puede hacer si las cargas se pueden reducir en los miembros y / o se pueden introducir soportes verticales adicionales., La instalación de acero consume menos tiempo en comparación con el hormigón y se puede instalar en cualquier tipo de entorno.
madera:
La madera se ha utilizado como material de construcción durante miles de años y si se mantiene adecuadamente puede durar cientos de años. Es un recurso natural fácilmente disponible y económicamente viable con un peso ligero y propiedades altamente maquinables. También proporciona un buen aislamiento del frío, lo que lo convierte en un excelente material de construcción para hogares y edificios residenciales.,
Las piezas de madera utilizadas en la construcción son cepilladas a máquina y aserradas según ciertas especificaciones dimensionales. La madera Dimensional viene en secciones ampliamente disponibles como 2 «x4», 2 «x6″, etc. Esto se utiliza comúnmente en la construcción de paredes y pisos. Lo creas o no, un 2″x4» es en realidad 1 ½ «de ancho x 3 ½» de alto. La madera que viene en dimensiones más grandes se conoce como madera o vigas y se usa comúnmente para construir los marcos de grandes estructuras, como puentes y edificios de varios pisos., La madera de ingeniería es otro tipo de madera utilizada en la construcción que consiste en varias formas de madera pegadas entre sí para formar un material compuesto adecuado para aplicaciones de construcción específicas. Ejemplos de madera de ingeniería son la madera laminada encolada (glulam), la madera contrachapada y el tablero de fibra.
debido a su peso ligero, la madera no es el material de construcción más adecuado para soportar cargas más pesadas y no es ideal para tramos largos. La madera rara vez se usa para cimientos y paredes de sótanos, ya que necesita ser tratada a presión debido a su contacto con el suelo/humedad, lo que puede ser bastante costoso., En una casa con marco de madera, los cimientos y las paredes del sótano se construyen generalmente con hormigón armado.
albañilería:
la construcción de albañilería utiliza unidades individuales para construir estructuras que generalmente utilizan mortero para unir las unidades. El material más común que utilizo en el diseño de estructuras de mampostería es el bloque de hormigón, con refuerzo de acero vertical si es necesario. La mampostería es fuerte en la resistencia a las cargas/tensiones de compresión, lo que la hace ideal para su uso en la construcción de muros de carga., Otros materiales de mampostería incluyen ladrillo, piedra y bloque de vidrio. La mampostería es un material altamente duradero y resistente al fuego, sin embargo, puede ser sensible a la calidad del mortero y la mano de obra.
ha habido un aumento en el uso de mampostería como muros de carga para el diseño de edificios de varios pisos en mi oficina. El sistema estructural típicamente consiste en pisos de concreto apoyados en una combinación de mampostería y muros de concreto reforzado dependiendo del número de pisos y la cantidad de carga en las paredes., Las paredes de mampostería con ventanas o aberturas necesitan vigas horizontales o dinteles para abarcar el peso de la pared superior a través de la abertura. La mampostería no es tan adecuada para grandes aberturas en paredes como lo es la estructura de hormigón o acero, pero puede ser una opción económica si los tamaños de estructura y apertura son razonables y la longitud de los segmentos de pared no es demasiado corta.
Las paredes de mampostería con soporte de carga se pueden apilar una encima de la otra para construir edificios de varios pisos. La carga en la pared de mampostería del primer piso es la acumulación de todo el peso de los pisos por encima de él., Por lo tanto, la pared del piso inferior debe ser más fuerte que las paredes del piso superior. Esto se puede lograr reforzando los huecos en las paredes de mampostería inferior con barras de acero y lechada de hormigón. Más barras de acero el espaciado más cercano de los núcleos lechados equivale a paredes de mampostería más fuertes. Si una pared de mampostería con soporte de carga no se extiende hasta los cimientos debido a las aberturas requeridas, como los pasillos de transmisión de parkade, se requieren vigas de transferencia de concreto o acero grandes para soportar la pared por encima de la abertura.,
hay mucho más que se puede cubrir en el tema de los materiales de construcción, pero esperamos que esto le dé una buena comprensión de cada uno de los principales materiales y las aplicaciones que son más adecuadas para cada uno de ellos. Si tiene alguna pregunta sobre cualquiera de estos materiales, no dude en dejarlas en la sección de comentarios a continuación.
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