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Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 1 Facultad de Ingeniería - Universidad Nacional de Cu yo PROGRAMA DE ASIGNATURA Asignatura. MATERIALES DE CONSTRUCCION Carrera: INGENIERÍA CIVIL Profesor Titular: SEGERER, Maximiliano Año: 2010 Semestre: 4º Semestral: 75 hs. Semanal: 5 hs. OBJETIVOS Y CONTENIDOS GENERALES DE LA ASIGNATURA Ubicación en la carrera: La asignatura “Materiales de Construcción”, constituye el primer módulo de dos, que se cursan en el segundo año de la carrera y se completa con "Tecnología del Hormigón" que se dicta simultáneamente en el mismo semestre. Estas asignaturas, se las puede ubicar dentro del campo de las ciencias aplicadas, ya que, a partir de los conocimientos adquiridos en las ciencias básicas (física, química y matemáticas), se profundiza en el conocimiento de las características intrínsecas de los materiales reales, disponibles en la naturaleza o de aquellos desarrollados por la tecnología industrial y elaborados por el hombre. Posteriormente a partir de los conocimientos adquiridos sobre el comportamiento de estos materiales en los ensayos y pruebas de laboratorio, se formulan las hipótesis y leyes que sirven de fundamento a las asignaturas de aplicación práctica. En base a las experiencias realizadas se conocen las posibilidades y limitaciones que tienen los distintos materiales y se pueden precisar las especificaciones técnicas para la elaboración en el proceso industrial que se estudia en las aplicaciones prácticas, como así también los criterios de control de conformidad para su aceptación o rechazo. Objetivos generales de la materia: • Conocer las aplicaciones prácticas de los distintos ensayos, determinaciones y pruebas destinadas a conocer las características de los diferentes materiales de construcción. • Entender y dominar las leyes y principios que rigen el comportamiento de los distintos materiales, durante la realización de ensayos, en diferentes circunstancias, manejando los diagramas esfuerzos - deformaciones que le son característicos. • Conocer los distintos ensayos que son aplicables a cada material y los criterios de conformidad de los mismos. • Conocer las normas nacionales, regionales, extranjeras e internacionales que establecen los métodos para la realización de los diversos ensayos, los valores admisibles y las tolerancias para diferentes materiales y para diversas aplicaciones. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 2 • Explicar los distintos procesos de obtención, fabricación o elaboración, expendio o comercialización de los materiales estudiados, conociendo los materiales disponibles en el mercado local, nacional e internacional. • Conocer y aplicar adecuadamente los términos específicos de la asignatura, capacitando al alumno para expresarse correctamente, ya sea en forma oral o escrita sobre temas de la asignatura. • Conocer las nuevas tecnologías y los nuevos materiales de construcción de aplicación en obras civiles. UNIDAD N ° 1 - PROPIEDADES DE LOS MATERIALES DE CO NSTRUCCIÓN Objetivo : Conocer cuales son las distintas propiedades de los materiales de construcción, que se utilizan para definir su calidad, utilidad y conveniencia para uso en obra. Conocer los fines y alcances de las normalización y su importancia en la actualidad. • Definiciones generales. Importancia de la Ciencia de Materiales. Criterios de elección y utilización de los materiales. Concepto de vida útil y durabilidad. • Propiedades físicas: Morfología, dimensiones, estructura, humedad, absorción, densidad, porosidad, compacidad, permeabilidad, higroscopicidad, capilaridad, homogeneidad. Propiedades organolépticas, ópticas, acústicas, térmicas y eléctricas. • Propiedades químicas de los materiales: Composición cualitativa y cuantitativa. Estabilidad química y físico – química. • Propiedades mecánicas de los materiales: Tracción, compresión, corte, flexión y torsión. Ley de Hooke. Diagramas tensión-deformación. Elasticidad, plasticidad, rigidez, fragilidad, tenacidad, dureza. Introducción a la resistencia de materiales. • Propiedades tecnológicas de los materiales: Facilitad de labra, trituración, soldabilidad, adhesividad, forjabilidad, maleabilidad, ductilidad, plegado. Propiedades ecológicas de los materiales. Reciclado y reutilización. • Normas de ensayo y especificaciones de calidad. Instituciones nacionales, regionales, extranjeras e internacionales de normalización. Trabajo Práctico Nº 1: Normalización. UNIDAD N ° 2 – MÁQUINAS DE ENSAYO Y CONTROL DE CALI DAD Objetivo: Comprender la diferencia entre los distintos ensayos para el control de calidad y el equipamiento para realizar los ensayos. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 3 • Clasificación general de ensayos: destructivos y no destructivos. Ensayos estáticos y dinámicos, según la temperatura, según la oportunidad de realización. Comentarios y aplicaciones. Experiencias en laboratorio y en obras. • Máquinas e instrumentos utilizados en los ensayos mecánicos de materiales. Principios de funcionamiento. Elementos componentes, accesorios y requisitos a cumplir por las máquinas de ensayo • Ensayos No Destructivos: Importancia. Diferentes tipos de END. Aplicaciones. • Dispositivos de medición: reglas, pie de rey, tornillo micrométrico. Medidores de deformaciones: extensómetros, compresímetros, flexímetros. • Calibración y verificación de máquinas de ensayo. Instrumentos de calibración. Confirmación metrológica. Trazabilidad. Norma IRAM 17025. • Ensayos de control de calidad. Muestreo al azar. Criterios estadísticos. Trabajo Práctico Nº 2: Máquinas de ensayo. Elementos y equipos de medición. Dispositivos de calibración de máquinas de ensayo. Visita al IMERIS. UNIDAD N ° 3 – ORDENAMIENTO INTERNO DE LOS MATERIAL ES Objetivo: Conocer el ordenamiento interno de los materiales en forma general y el de los metales y como sus diversas propiedades físicas y mecánicas dependen del mismo. • La materia. El átomo, distintos tipos de átomos. Enlaces atómicos. Materiales metálicos, cerámicos y poliméricos. Estructura cristalina y estructura amorfa. • Metales. Estructura cristalina. Principios fundamentales de la estructura metálica. Celdas unitarias Estructura macro, micro y nanoscópica de los metales. Comportamiento elástico y plástico de los metales. Formas de rotura. • Aleaciones. Diagrama de enfriamiento. Diagramas de fase. Diferentes casos: solubilidad total, solubilidad parcial. Diagrama hierro - carbono. Principales fases. Tratamientos isotérmicos, curvas TTT. • Tratamientos térmicos, recocido, normalizado, templado, revenido. Aplicaciones. Tratamientos superficiales. Ensayos de control de aptitud. Trabajo Práctico Nº 3: Muestreo y Control de Calidad. Norma IRAM 15. Principios estadísticos de muestreo en materiales de construcción. Aplicación práctica UNIDAD N ° 4 – LOS METALES EN LA CONSTRUCCIÓN Objetivo: Conocer los procesos industriales para la obtención de los productos siderúrgicos y otros metales. Formas comerciales y sus normas de control de calidad. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 4 • Siderurgia. Proceso en instalaciones para la obtención del acero. Materias primas. Obtención del arrabio: alto horno. Producción del acero:convertidor de Bessemer, horno Siemens-Martin, horno L-D, horno de arco eléctrico. • • Conformación mecánica: laminado, forjado, trefilado, extrudido, embutido, maquinado. Aceros usados en la construcción: perfiles, chapas, cables, tubos, elementos de unión. Aceros para hormigón. Criterios de individualización y ensayo. • Clasificación general y nomenclatura comercial de aceros y aleaciones. • • Obtención de las fundiciones: horno de cubilote y horno de inducción. Moldeo. • • Corrosión de los metales. Diversos procesos de corrosión. Principios electro-químicos. Protección de los metales. • Metales no ferrosos: aluminio, cobre, bronce zinc, plomo y estaño. Trabajo Práctico Nº 4: Identificación de productos siderúrgicos en la construcción. Trabajo Práctico Nº 5: Trabajo de Investigación. Características principales y aplicaciones ingenieriles de materiales no ferrosos UNIDAD N ° 5 – PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS METALES Objetivo : Comprender y dominar los distintos ensayos mecánicos estáticos y dinámicos sobre metales y la influencia de diferentes parámetros en su comportamiento. • Ensayo de tracción: Definición y disposición de ensayo. Diagramas; puntos característicos; formulas que se derivan. Límites de elasticidad y fluencia. Módulo de elasticidad. Estricción. Alargamiento de rotura. Elevación del límite elástico. Formas de rotura. Normas IRAM-IAS. Ensayo de compresión, torsión y corte. • Ensayos de impacto. Resiliencia. Péndulo de Charpy e Izod. Transición dúctil-frágil. • Mecanismo de la fatiga. Curvas de Wholer. Relaciones con la resistencia estática. • Comportamiento de los metales con altas y bajas temperaturas. Efecto creep. Ensayos de fluencia lenta. Efecto del fuego en las construcciones de acero. • Dureza. Ensayos Brinell y Rockwell. Ensayos tecnológicos: Plegado y embutido. Trabajo Práctico Nº 6: Ensayo de tracción de aceros. Norma IRAM-IAS U 500-102. Principales parámetros. Aplicación práctica numérica. Trabajo Práctico Nº 7: Ensayo de tracción y compresión en metales. Ensayos de dureza Brinell. Ensayos de impacto Charpy e Izod. Visita IMERIS. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 5 UNIDAD N ° 6 – LAS ROCAS EN LA CONSTRUCCIÓN Objetivo: Comprender el origen de las rocas, propiedades físicas y mecánicas, ventajas y desventajas de su utilización como materiales de construcción. Ensayos para control de calidad. Criterios de elección. • Origen de la formación de las distintas rocas. Rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Constitución mineralógica y estructura interna. Propiedades físicas, mecánicas y ensayos. Durabilidad y economía de las rocas. Ejemplos de rocas empleadas en la construcción. • Clasificación según su aptitud, para ser usadas en fundaciones, mamposterías, revestimientos, pisos, pavimentos, cubiertas, aislantes térmicos y acústicos. Las rocas como materias primas de otros materiales de construcción. • Aplicaciones y usos de las rocas disponibles en el medio. • Normas y ensayos. Requisitos a especificar en pliegos. Control de calidad. UNIDAD N ° 7 – MATERIALES CERÁMICOS Objetivo: Conocer las materias primas, proceso industrial de fabricación artesanal e industrial de los materiales cerámicos, loza cerámica, porcelana, refractarios, vidrios. • Clasificación general: cerámica porosa, compacta, refractarios y vidrios. Aplicaciones generales de los diferentes materiales cerámicos en la construcción. Materias primas para materiales cerámicos. Propiedades y criterios de elección. • Proceso de fabricación de los materiales cerámicos ordinarios: ladrillos, baldosas, tejas. Ventajas de cada tipo de fabricación. • Materiales refractarios: ladrillos, bloques, revestimientos refractarios en placas. Loza. Gres. Porcelana. Mayólica. • Vidrios y cristales. Propiedades y aptitud. Proceso de fabricación. • Normas y ensayos. Requisitos a especificar. Control de calidad. Normas IRAM. Trabajo Práctico Nº 8: Ensayos físicos y mecánicos de ladrillos. Visita IMERIS. UNIDAD N ° 8 – MADERAS Objetivo: Entender las características físicas y mecánicas de las maderas, los ensayos de control de calidad. Preservación de la madera, frente a los agentes que la deterioran. • Desarrollo de la estructura de la madera, fisiología del árbol, características químicas. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 6 • Propiedades generales de la madera: contenido de humedad, variación volumétrica, densidad, conductibilidad térmica, dilatabilidad, conductibilidad eléctrica • Propiedades mecánicas y sus ensayos. Tracción, compresión, flexión. Especificaciones de códigos de construcción. • Producción de maderas: Apeo, aserrado, secado, comercialización. Diferentes métodos y evaluación de los mismos. Preservación de los agentes xilófagos e ignífugos. • Clasificación comercial de las maderas. Normas IRAM Trabajo Práctico Nº 9: Determinación de propiedades físicas de maderas. Ensayos mecánicos de compresión y flexión estática y dinámica en maderas. Visita IMERIS. UNIDAD N ° 9 – MATERIALES ASFÁLTICOS Objetivo: Interpretar el origen de los productos bituminosos, obtención , uso y ensayos de control de calidad • Definiciones de productos asfálticos. Naturaleza de los mismos. Composición. Reactividad química. Obtención de asfaltos. • Mezclas asfálticas utilizadas en calzadas y pavimentos de tránsito liviano y pesado. Ais- lantes hidráulicos bituminosos. • Cementos asfálticos. Asfaltos diluidos. Emulsiones asfálticas. Asfaltos modificaciones con polímeros. Propiedades y aplicaciones. • Ensayos para cementos asfálticos, asfaltos diluidos y emulsiones asfálticas. Requisitos a especificar en pliegos y control de calidad. Normas IRAM. Trabajo Práctico Nº 10: Ensayos físicos, de aptitud y tecnológicos sobre cemento asfáltico, asfalto diluido y emulsiones asfálticas. Visita a la D.P.V. UNIDAD N ° 10 – LOS POLÍMEROS EN LA CONSTRUCCIÓN Objetivo : Conocer la fabricación, usos y propiedades de los distintos materiales poliméricos. • Introducción y clasificación general de los polímeros: termoplásticos, termoestables y elastómeros. Polímeros naturales y artificiales. Importancia en la Ingeniería moderna. Química de los polímeros y de la polimerización. Forma, estructura y configuraciones moleculares. Estructura interna y cristalinidad de los polímeros. • Propiedades físicas, mecánicas y termomecánicas de polímeros. Ensayos. Modificación de las propiedades de los polímeros. Fabricación, métodos de conformación y reciclado de los polímeros. Ejemplos y aplicaciones de los polímeros más empleados. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 7 • Adhesivos: Diferentes tipos, importancia. Adhesivos estructurales. Unión adhesiva y curado de adhesivos. UNIDAD N ° 11 – MATERIALES AISLANTES Objetivo : Interpretar, las propiedades de distintos materiales para satisfacer los requerimientos como material aislante. • Aislantes acústicos, térmicos, hidráulicos, ignífugos y eléctricos. Clasificación y caracte- rísticas según su naturaleza y porosidad. Tipos de materiales utilizados para cada función, fabricación y aplicación. Criterios de selección. Confort de los edificios. Materiales disponibles comercialmente empleados como aislantes. • Pinturas: vehículos, pigmentos, disolventes, aditivos. Formas de aplicación. Tratamiento de las superficies. Tipos de pinturas y aplicaciones. UNIDAD N ° 12– LOS NUEVOS MATERIALES EN LA CONSTRU CCIÓN Objetivo : Brindar ideas generales de la dinámica actual de los materiales de construcción. Posibilidades actuales y futuras en aplicaciones en obras civiles. • Comportamiento en servicio de los nuevos materiales. Aplicaciones de plásticos reforzados con fibras. Láminas de poliéster reforzado. • Introducción a la nanotecnología. Importancia futura. Últimos avances. Aplicaciones a la ingeniería civil. • Materiales geosintéticos. Mallas geotextiles. Aplicaciones. Fibras de refuerzo. • Materiales inteligentes. Sensores inteligentes: fibra óptica. Fluidos electro-reológicos. Materiales con memoria. Trabajo Práctico Nº 11: Trabajo final de investigación por parte de los alumnos en grupos de hasta 4 participantes. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA • APUNTES DE LA CÁTEDRA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN, Maximiliano Segerer, año 2008-2009. • SMITH, HASHEMI. “Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales”. Editorial Mc Graw Hill, cuarta edición, año 2004. • ASKELAND, PHULE. “Ciencia e ingeniería de los materiales”. Editorial Thomson, año 2004. • HELFGOT, Aarón. “Ensayo de los materiales”. Editorial Kapeluz, año 1979. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 8 • MIRAVETTE. “Los Nuevos Materiales en la Construcción”. Centro Politécnico Superior - Universidad de Zaragoza, año 2005. • BROTO. “Patologías de los Materiales”. Editorial Links, año 2006. • SHACKELFORD, James. “Ciencia de los materiales para ingenieros”. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana S.A., año 1992. • GONZALEZ ARIAS. “Laboratorio de ensayos industriales”. Editorial Litenia, año 1982. • LINDEVALD. “La Estructura de los Metales”. Prensa Universitaria Argentina, año 1972. • PELORROSO. “Metalografía y Ensayo de Metales”. Cesarini Hnos. Editores, año 1995. • PASMAN. “Materiales de Construcción”. Editorial Construcciones, año 1965. • DOYLE, KEYSER, LEACH, SCHRADER. “Materiales y procesos de Manufactura para ingenieros”. Editorial Prentice Hall Hispanoamericana S.A., año 1985. • ORUS ASSO. “Materiales de construcción”.Editorial Dossat, año 1965. • SCHAFFER, James. “Ciencia y diseño de ingeniería de los materiales”. Editorial Continental - Primera Edición, año 2000. • APRAIZ BARREIRO. “Tratamientos térmicos de los aceros”. Editorial Dossat, año 1991. • KALPAKJIAN, SCHMID. “Manufactura, ingeniería y tecnología”. Editorial Pearson Educación, año 2002. • CALLISTER. “Ciencia e ingeniería de los materiales”. Editorial Reverté S.A., año 1995. • FERRER GIMENEZ. “Tecnología de materiales”. Editorial Alfaomega, año 2005. • SAJA SÁEZ. “Materiales. Estructura, propiedades y aplicaciones”. Edit. Thomson, año 2005. • ABRIL, Eduardo. “Metalurgia Técnica y Fundición”. Librería y Editorial Alsina, año 1956. • DORAN. “Construction materials reference book”. Editorial Butterworth, año 1995. • MARI, Eduardo A. “Los Materiales Cerámicos”. Librería y Editorial Alsina, año 1998. • FROMENT. “Las maderas de construcción”. Editorial Leru, año 1954. • ZANNI, Enrique. “Patología de la Madera: degradación y rehabilitación de estructuras de madera”. Editorial Brujas, año 2004 Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 9 • FERNANDEZ, VILLEGAS. “Estructuras de Madera”. Editorial Limusa, año 1989. • THE ASPHALT INSTITUTE. “Manual del asfalto”. Editorial Urmo, año 1982. • RIVERA, Gustavo E. “Emulsiones asfálticas”. Alfaomega Grupo Editor, año 1998. • SAVASTANO, Cesar. “Conglomerantes bituminosos”. Edición Universidad Nacional de San Juan - Facultad de Ingeniería, año 1986. • BERNACIAK. “Aislamiento termo acústico - Calidad de vida en los edificios”. Editorial A.F.L.A.R.A., año 1995. • BUREAU OF RECLAMATION. “Manual de Pinturas y Recubrimientos”. Editorial Dossat, año 1951. • IRAM – Instituto Argentino de Normalización y Certificación. Normas de Ensayo. • CIRSOC – Centro de Investigación de Reglamentos de Seguridad de Obras Civiles, INTI. Reglamentos CIRSOC vigentes. • ASTM, AMN, CEN, COPANT – Normas de Ensayo. PROGRAMA DE EXAMEN Bolillas de examen 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 Unidades 7 8 9 10 11 12 1 2 3 Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 10 RÉGIMEN DE CURSADO, PROMOCIÓN Y REGULARIDAD El desarrollo de las actividades docentes de la Cátedra se ajustará a las siguientes normas para el cursado, realización de trabajos prácticos, evaluaciones parciales, finales y promoción para quienes puedan obtenerla: El dictado de la cátedra incluye las siguientes actividades: • Dictado de clases teórico-prácticas de cada una de las Unidades Temáticas - UT, de acuerdo al cronograma puesto a consideración de los alumnos al inicio del cursado. • Realización de actividades prácticas específicas, relacionadas con las distintas unidades. Estas actividades prácticas, se realizarán ocasionalmente en el aula, pero principalmente en el IMERIS, y también en otros Laboratorios especializados, complementado con visitas a Establecimientos Industriales. • Evaluaciones parciales de los conocimientos teóricos y prácticos de los alumnos. • Consulta de los alumnos con los Profesores y Jefe de Trabajos Prácticos, de los diversos temas relacionados con la asignatura. Para obtener la promoción de la materia, para quienes se encuentren con las correlativas aprobadas al inicio del cursado, deberán cumplir todos y cada uno, de los siguientes requisitos: • Aprobar las seis evaluaciones parciales de cada una de las unidades temáticas, con notas cuyo promedio sea entre 70 y 100%, pero ninguna evaluación individual menor de 60%; tres de las cuales podrán ser recuperadas para promocionar. • Aprobar un trabajo final de investigación en grupos de 4 alumnos con exposición oral al finalizar el cursado, temática a definir en fechas fijadas en el cronograma adjunto. • Aprobar nota conceptual por parte del Profesor de la Cátedra. • Aprobar la Carpeta de Trabajos Prácticos en tiempo y forma, según cronograma adjunto. • Asistencia a más del 80% de las clases, tanto teóricas como prácticas por separado. • No recursar por segunda vez la materia, tal como lo establece el Reglamento de la Facultad de Ingeniería. Cumplidos estos requisitos, se otorgará al alumno la aprobación de la materia. Para obtener la regularización de la materia, se deberán cumplir todos y cada uno, de los siguientes requisitos: • Aprobar todas las evaluaciones parciales de cada una de las unidades temáticas, con una nota igual o superior al 40%. En caso de no aprobar una o más de ellas, deberán ser recuperadas para regularizar, en las fechas fijadas en el cronograma adjunto. Centro Universitario (M5502KFA), Ciudad, Mendoza. Casilla de Correos 405. República Argentina. Tel. +54-261-4494002. Fax. +54-261-4380120. Sitio web: http://fing.uncu.edu.ar 11 • Aprobar nota conceptual por parte del Profesor de la Cátedra. • Aprobar la Carpeta de Trabajos Prácticos en tiempo y forma, según cronograma adjunto. • Asistencia a más del 80% de las clases, tanto teóricas como prácticas por separado. Cumplidos estos requisitos, se otorgará al alumno la constancia de regularidad de la materia. Dicha regularidad tendrá la vigencia que fija el Reglamento de Estudios. Para aquellos alumnos que no obtengan el promedio de cuatro puntos en las evaluaciones parciales incluidos sus instanciasde recuperación, o los alumnos no cumplan algunos de los incisos anteriores, deberán recursar la materia.