Física de la construcción

Construcción I
CONSTRUCCIÓN I
PLAN DE ESTUDIOS 2002
Construcción I
CONSTRUCCIÓN I
2.
EL DISEÑO EN LA CONSTRUCCIÓN.
2.1.
0bjetivos y metodología. Las etapas del diseño.
2.2.
Los requerimientos: niveles exigenciales.
2.2.1.
Breve reseña sobre la habitabilidad.
2.2.2.
Durabilidad.
2.2.3.
Economía.
2.2.4.
Seguridad.
2.3.
Física de la construcción.
2.3.1.
Revisión sucinta acerca de habitabilidad y confort.
El proyecto y las leyes físico constructivas.
2.3.2.
Estructura física de los materiales.
2.3.3.
Los procedimientos físicos de la construcción.
2.4.
Propuestas constructivas ante los acondicionamientos.
2.4.1.
Los materiales y su comportamiento acústico.
Los materiales y las condiciones térmicas.
2.4.2.
Acondicionamiento humí dico. Las formas del agua:
estanquidad y condensación. Comportamiento de los materiales.
2.5.
El análisis de los materiales y elementos simples insertos en el marco de los
elementos compuestos/dispositivos y atendiendo a su incorporación en las
escalas superiores (conjuntos funcionales).
FÍSICA DE LA
CONSTRUCCIÓN
1
Construcción I
materiales de construcción
Construcción I
materiales de construcción
1 - estructura interna :
- burbujas
- poros
- capilares
2 – propiedades generales:
-
físicas
térmicas
acústicas
mecánicas
tecnológicas
químicas
organolépticas
Construcción I
1
la estructura interna
material de construcción:
conjunto de sustancias primarias
que a través de procesos más o
menos complejos de
transformación, son utilizados para
la obtención de un componente
constructivo
2
Construcción I
1
la estructura interna
componentes del material:
Ø
masa
cantidad de materia que
se encuentra en una
unidad de volumen
Ø
vacío
cantidad de aire contenido
en la misma unidad de
volumen
Construcción I
1
la estructura interna
cámara de aire:
espacio lleno de aire en el
interior de un cuerpo
Construcción I
1
la estructura interna
cámara de aire:
§ grandes
permiten el movimiento del aire en
su interior (condensaciones)
§ pequeñas
mejoran las condiciones al provocar
estanqueidad en el aire
3
Construcción I
1
la estructura interna
tipos de cámara:
Ø
burbujas
cámaras cerradas, pequeñas
de formas esféricas o elípticas
buen coeficiente de aislación térmica
con baja permeabilidad
Construcción I
1
la estructura interna
tipos de cámara:
Ø
poros
cámaras pequeñas comunicadas entre si
y con el exterior
la cantidad, su tamaño, su forma y su
distribución, determinan las cualidades
(térmicas, humídicas)
Construcción I
1
la estructura interna
tipos de cámara:
Ø
capilares
canales muy delgados que vinculan el
material entre si y con el exterior
fenómeno de capilaridad (ascensión de
un líquido en función del diámetro y la
forma)
4
Construcción I
1
la estructura interna
la estructura celular, el material y la
composición química de un cuerpo explican
su comportamiento físico (aislación,
conductibilidad, absorción, difusión,
capilaridad, etc.)
Construcción I
clasificación de los materiales
1
por su origen
2
por su forma
Construcción I
clasificación de los materiales
1
por su origen:
ü naturales
ü artificiales
5
Construcción I
ü naturales
Construcción I
clasificación de los materiales
1
por su origen:
ü naturales:
son aquellos que mantienen sus características
originales y sufren operaciones menores
ej.: arenas, piedras, maderas macizas
Construcción I
ü artificiales
6
Construcción I
clasificación de los materiales
1
por su origen:
ü artificiales:
modifican sus propiedades originales por
medio de profundas transformaciones físicoquímicas
ej.: vidrios, metales, cemento
Construcción I
clasificación de los materiales
2
por su forma:
ü amorfos
ü semi-terminados
ü elemento simple
Construcción I
ü amorfos
7
Construcción I
clasificación de los materiales
2
por su forma:
ü amorfos:
de forma indefinida
adoptan la forma del recipiente que los
contiene
Construcción I
ü semiterminados
Construcción I
clasificación de los materiales
2
por su forma:
ü semi-terminados:
sección transversal definida y longitud
variable
8
Construcción I
ü elementos simples
Construcción I
clasificación de los materiales
2
por su forma:
ü elemento simple:
forma y dimensiones definidas
Construcción I
2
propiedades generales
las propiedades nos permiten fijar
criterios de utilización
1. qué utilizamos (físicas, térmicas,
organolépticas)
2. cuánto utilizamos (mecánicas)
3. cómo utilizamos (tecnológicas)
9
Construcción I
2
propiedades generales
2.1 propiedades físicas
2.2 propiedades térmicas
2.3 propiedades acústicas
2.4 propiedades mecánicas
2.5 propiedades tecnológicas
2.6 propiedades químicas
2.7 propiedades organolépticas
Construcción I
2
2.1
propiedades generales
propiedades físicas
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v formas y dimensiones
v peso específico
v porosidad
v compacidad
v higroscopicidad
v permeabilidad
v capilaridad
v homogeneidad
10
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
formas y dimensiones:
medios para adicionar o separar partes sin
modificar las propiedades originales
(yuxtaposiciones, acoplamientos, cortes,
desbastado)
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
peso específico (densidad):
es el peso de la unidad de volumen
de un cuerpo
ä =
p
(Kg)
V
(m3)
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
peso específico:
volumen aparente:
es el espacio que ocupa un
cuerpo
volumen absoluto:
es el espacio ocupado por
la materia sólida que
contiene el cuerpo
11
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
peso específico:
Masa Específica
ME =
p
(Kg)
Vabs
(m3)
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
peso específico:
Masa Unitaria
MU =
p
(Kg)
Vap
(m3)
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
peso específico:
p
Vabs =
p = Vap x MU
ME
MU
Vabs = V ap
ME
12
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
porosidad:
es la relación entre el volumen de aire que
contiene un cuerpo y su volumen aparente
P =
Vvacíos
Vap
Vvacíos = Vap - Vabs
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v porosidad:
material compacto :
P
0
porosidad máxima :
P
1
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
compacidad (grado de densidad):
es la relación entre el volumen absoluto
y el volumen aparente
Vabs
C=
Vap
C se expresa en valor absoluto
13
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v
compacidad:
material compacto :
C
1
compacidad mínima :
C
0
Construcción I
2.1 propiedades físicas
relación porosidad - compacidad:
P=
C=
Vvac
P=
Vap
Vap - Vabs
Vap
Vabs
Vap
Construcción I
2.1 propiedades físicas
relación porosidad - compacidad:
P +C =
Vap - Vabs
Vap
+
Vabs
Vap
=
Vap
= 1
Vap
ambas propiedades tomadas individualmente,
definen las características del cuerpo (térmicas,
humídicas, etc.)
14
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v higroscopicidad (grado de humedad):
propiedad de algunos cuerpos de
absorver agua y modificar su peso
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v higroscopicidad:
el grado de humedad es la relación entre el peso del
agua que contiene y el peso del material seco
h=
pa
ps
pa = ph - ps
H=
ph - ps
x 100
ps
H se expresa en porcentaje
H máximo = cuerpo saturado
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v permeabilidad:
propiedad de algunos cuerpos de
dejarse atravesar por un líquido
intervienen el espesor, la superficie, la
temperatura, la presión y la naturaleza
del material
15
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v capilaridad:
fenómeno que se produce debido a la
atracción molecular de un líquido con
su medio circundante (líquido, gaseoso
o sólido)
se materializa en el ascenso y/o
descenso de líquidos al interior de
tubos cilíndricos delgados
Construcción I
2.1 propiedades físicas
v homogeneidad:
cuerpos que presentan en todos
sus puntos idéntica estructura
molecular y conservan sus
propidades
Construcción I
2
2.2
propiedades generales
propiedades térmicas
16
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü calor
ü temperatura
ü calor específico
ü dilatabilidad
ü trasmisión del calor
ü reflexión y absorción
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü calor:
magnitud que indica el contenido
energético de un cuerpo (movimiento
molecular)
ü temperatura:
magnitud que indica la intensidad del valor
medio de la energía (moléculas aisladas)
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü calor específico (capacidad calórica):
es la cantidad de energía necesaria para
elevar un grado centígrado la temperatura
de un Kilogramo de un material
determinado
17
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü dilatabilidad:
aumento del volúmen de un cuerpo por el
incremento de la temperatura (aumento de
las vibraciones moleculares que requieren
mayor espacio)
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü trasmisión del calor:
es lo que permite el intercambio entre un
sistema y el exterior, a través de
distintos medios
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü trasmisión del calor:
1
conducción
2
convección
3
radiación
18
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü trasmisión del calor:
1
conducción:
intercambio a través de la materia
conductibilidad térmica: capacidad de un
cuerpo de trasmitir calor (intevienen:
superficie, espesor, tiempo, la diferencia de
temperaturas y la naturaleza del material)
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü trasmisión del calor:
2
convección:
intercambio a través de los fluidos
por diferencia de temperatura
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü trasmisión del calor:
3
radiación:
intercambio a través del vacío
(radiación solar, ondas
electromagnéticas)
19
Construcción I
2.2 propiedades térmicas
ü reflexión y absorción:
calor recibido:
ü reflejado
ü absorbido
ü trasmitido
Construcción I
2
2.3
propiedades generales
propiedades acústicas
Construcción I
2.3 propiedades acústicas
v aislación
v absorción
20
Construcción I
2.3 propiedades acústicas
v aislación:
capacidad de un cuerpo de impedir el
pasaje de la onda sonora (masa)
Construcción I
2.3 propiedades acústicas
v absorción:
capacidad de un cuerpo de reducir el nivel
sonoro al interior de su masa (aire)
Construcción I
2
2.4
propiedades generales
propiedades mecánicas
21
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v resistencia
v tenacidad
v fragilidad
v elasticidad
v plasticidad
v rigidez
v dureza
v isotropía
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v resistencia:
mayor o menor grado de oposición de un
cuerpo frente a fuerzas que tratan de
deformarlo
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v resistencia:
grado de resistencia:
relación entre la fuerza actuante y la sección
transversal del cuerpo sobre el cual actúa
22
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v resistencia:
tensión
F
σ
=
Kg/cm2
a
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v tenacidad:
cuerpo que presenta grandes
deformaciones previo a su rotura
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v fragilidad:
cuerpo que rompe sin deformación
visible (instantáneo)
23
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v elasticidad:
capacidad de un cuerpo de deformarse
y recuperar su forma inicial una vez
retirada la carga deformante
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v elasticidad:
∆
σ
σ
ε
∆∆ε
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v elasticidad:
σ
ε
24
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v plasticidad:
por oposición, es la propiedad de
mantener deformación una vez de
retirada la carga, pero conservando su
cohesión interna
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v plasticidad:
σ
ε
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v plasticidad:
σ
∆∆ε
ε
25
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v plasticidad:
σ
ε
∆∆ε
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v rigidez:
propiedad que se adjudica a los
cuerpos, que para un esfuerzo dado,
sufre menores deformaciones
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v dureza:
se determina por la penetración o
rallado que un cuerpo puede imponer
sobre otro
26
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v dureza:
escala Briner:
penetración por presión de esfera de
acero
escala Mohs:
rallado superficial
Construcción I
2.4 propiedades mecánicas
v isotropía:
se dicen isótropos a los cuerpos que
presentan en todos sus puntos
condiciones análogas
independientemente de la dirección
considerada
por oposición son anisótropos aquellos que
presentan condiciones diferentes de
acuerdo a la dirección que actúa la fuerza
Construcción I
2
2.5
propiedades generales
propiedades
tecnológicas
27
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü separación
ü agregación
ü transformación
ü forjabilidad
ü maleabilidad
ü ductilidad
ü plasticidad
ü soldabilidad
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü separación:
proporcionar formas y tamaños
adecuados por medio de cortes o
divisiones
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü agregación:
unir mediante procedimientos físicos,
químicos o mecánicos, materiales de
igual o distinta especie
28
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü transformación:
son aquellas que modifican el material
sin agregados o separaciones
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü forjabilidad:
dar forma mediante golpes
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü maleabilidad:
dar forma de lámina
29
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü ductilidad:
adoptar forma de hilos
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü plasticidad:
retener formas nuevas
Construcción I
2.5 propiedades tecnológicas
ü soldabilidad:
unir intimamente a través de calor
30
Construcción I
2
2.6
propiedades generales
propiedades químicas
Construcción I
2.6 propiedades químicas
v composición
v estabilidad
v solubilidad
Construcción I
2.6 propiedades químicas
v composición:
calidad y cantidad de los componentes
característicos y propiedades
31
Construcción I
2.6 propiedades químicas
v estabilidad:
reacciones frente a agentes externos
(alteraciones)
Construcción I
2.6 propiedades químicas
v solubilidad:
cualidad de soluble
cantidad máxima de un material que
puede ser disuelto en un disolvente
Construcción I
2.6 propiedades químicas
v solubilidad:
solución ácida:
ph = 0 – 7
solución neutra:
ph = 7
solución básica :
ph > 7
ph concentración del ion hidrógeno
32
Construcción I
2
2.7
propiedades generales
propiedades
organolépticas
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
(determinadas por los sentidos)
ü visión
ü tacto
ü olfato
ü oído
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü visión:
- color:
definición estética
en algunos materiales da pauta de otras
propiedades (madera, suelos)
33
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü visión:
- reflexión y trasmisión de la luz:
fenómenos que interactuan en el uso y
comportamiento del espacio.
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü tacto:
- textura:
define características superficiales .
incide en el aspecto estético y acústico
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü tacto:
- conductividad:
parametro sensible en aspectos térmicos y
eléctricos
34
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü olfato:
olores característicos
especialemente en materiales orgánicos
Construcción I
2.7 propiedades organolépticas
ü oído:
respuesta sonora frente a impactos
Construcción I
CONSTRUCCIÓN I
PLAN DE ESTUDIOS 2002
35