COMPARATIVA DE RESISTENCIA DE MATERIALES ESTRUCTURALES

Un vistazo rápido a las diferentes fuerzas que afectan a los materiales utilizados en construcciones


Una construcción puede resumirse como un conjunto de objetos hechos de diferentes materiales y organizados de tal manera que permiten soportarse a sí mismos y a fuerzas externas, a la vez que a sus habitantes. Por ende, en resumen y dicho de manera coloquial, son un arrume de objetos.


Estos objetos se ven sujetos a diferentes fuerzas que deben soportar como conjunto o de manera individual; las siguientes son algunas de las principales (o a las que más atención deberías prestar).


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FUERZA DE COMPRESIÓN


Se trata de la afectación producida en un objeto cuando diferentes fuerzas intentan reducir su volumen al ejercer presión desde el exterior hacia el interior sobre el mismo eje; es decir, por ejemplo, en una placa apoyada sobre el terreno, existe el peso que carga la placa (que ejerce presión hacia el suelo) y la resistencia que ejerce el terreno (que ejerce presión hacia la placa), si las presiones superan la resistencia de la placa, esta fallará por compresión.


Las siguientes son las resistencias de los materiales de construcción más comunes a compresión:

1- Concreto: De 200 a 350kg/cm2.

2- Acero: De 3400 a 4900 kg/cm2.

3- Ladrillo: De 80 a 250kg/cm2.

4- Madera blanda (en este caso pino): De 180 a 260kg/cm2.

5- Madera dura (en este caso abarco): De 280 a 370kg/cm2.

6- Guadua: 560 a 840kg/cm2.

7- Tierra:

· Adobes: De 25 a 35kg/cm2.

· BTC (Bloques de Tierra Comprimida): de 40 a 120kg/cm2.


Foto de Travis Saylor en Pexels


FUERZA DE FLEXIÓN


Se trata de la afectación producida en un objeto cuando una fuerza intenta doblarlo; es decir, por ejemplo, las vigas que soportan los entrepisos de los edificios están constantemente sometidas a flexión al soportar el peso de las personas sin tener un contrapeso, pues están apoyadas únicamente en el aire. Si la carga supera la resistencia a flexión de la viga esta fallará doblándose o quebrándose.


Las siguientes son las resistencias de los materiales de construcción más comunes a flexión:

1- Concreto: De 4 a 55kg/cm2.

2- Acero: De 2500 a 4500 kg/cm2.

3- Ladrillo: Hasta 16kg/cm2.

4- Madera blanda (en este caso pino): De 280 a 330kg/cm2.

5- Madera dura (en este caso abarco): De 500 a 560kg/cm2.

6- Guadua: 370 a 560kg/cm2.

7- Tierra:

· Adobes: En promedio 21kg/cm2.

· BTC (Bloques de Tierra Comprimida): En promedio 20kg/cm2.


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FUERZA DE TRACCIÓN:


Se trata de la afectación producida en un objeto cuando fuerzas opuestas intentan estirarlo; es decir, las tirantes de un puente se encuentran sometidas a tracción al soportar por una parte el enorme peso de los carriles que los lleva hacia abajo, y por el otro la enorme resistencia de su mástil que los tira hacia arriba. Si la carga supera la resistencia del objeto este podría o estirarse hasta quebrarse, o quebrarse por falla a tracción.


Las siguientes son las resistencias de los materiales de construcción más comunes a tracción:

1- Concreto: De 30 a 60kg/cm2.

2- Acero: De 5600 a 7200 kg/cm2.

3- Ladrillo: Hasta 100kg/cm2.

4- Madera blanda (en este caso pino): De 760 a 800kg/cm2.

5- Madera dura (en este caso abarco): De 980 a 1040kg/cm2.

6- Guadua: 1800 a 3500kg/cm2.

7- Tierra:

· Adobes: De 3 a 5kg/cm2.

· BTC (Bloques de Tierra Comprimida): En promedio 20kg/cm2.


Foto de cottonbro en Pexels


FUERZA DE CORTE:


Se trata de la afectación producida en un objeto cuando intervienen en él fuerzas opuestas y en ejes separados; por ejemplo una viga que se extiende desde el interior hacia un balcón flotante en un edificio enfrenta la fuerza de gravedad y de su carga en la parte que vuela, fuerza que la impulsa hacia abajo, y a la vez enfrenta la resistencia de todas las columnas en el interior del edificio que la impulsan hacia arriba; en el punto de cambio de fuerza hacia arriba a fuerza hacia abajo se produce un efecto cortante, que de superar la resistencia del elemento estructural lo hará, evidentemente, cortarse o aplastarse.


Las siguientes son las resistencias de los materiales de construcción más comunes a corte:

1- Concreto: De 70 a 280kg/cm2.

2- Acero: De 3200 a 4200 kg/cm2.

3- Ladrillo: De 50 a 152kg/cm2.

4- Madera blanda (en este caso pino): De 60 a 150kg/cm2.

5- Madera dura (en este caso chanul): Hasta 250kg/cm2.

6- Guadua: En promedio 70kg/cm2.

7- Tierra:

· Adobes: En promedio 0.4kg/cm2.

· BTC (Bloques de Tierra Comprimida): En promedio 3.16kg/cm2.


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RESISTENCIA AL FUEGO:


La naturaleza es un elemento inevitable para cualquier obra del ser humano, ningún edificio está capacitado para soportar cualquier cosa que ella pueda provocar, sin embargo, dentro del diseño de los mismos, se busca que garanticen resistencia durante un cierto periodo de tiempo para lograr salvar la mayor cantidad de vidas posible.


Las siguientes son las resistencias de los materiales de construcción más comunes al fuego:

1- Concreto: A más de 400° su resistencia baja en un 45% debido a la compresión causada por la pérdida de humedad y la consecuente aparición de fisuras; esto suele ocurrir en menos de hora y media.

2- Acero: Debido a su alta maleabilidad (es decir, que es un material que se derrite), a partir de los 300° comienza a perder drásticamente su resistencia, tanto que al llegar a los 550° ha perdido cerca del 60%. Esto suele ocurrir en menos de 30 minutos debido a su elevada conductividad, que hace que el material eleve rápidamente su temperatura.

3- Ladrillo: Al ser un material poco maleable que nace desde el fuego de un horno (al cocer arcilla), su resistencia al fuego puede programarse desde esta etapa, logrando resistencias óptimas estructurales de 30 a 240 minutos.

4- Maderas: A partir de los 120 grados comienzan a deteriorarse químicamente, sin embargo, debido a su baja conductividad puede otorgar periodos óptimos de resistencia estructural, ya que se carboniza a un ritmo de 0,6mm x minuto, dependiendo su resistencia del tamaño de las piezas. Existe además la técnica tradicional de carbonización de la madera, que consiste en quemar su superficie para generar una capa de aún menos conductividad térmica, que incrementa fácil y notoriamente su resistencia al fuego.

5- Guadua: Las piezas estructurales suelen alcanzar los 180° a partir de 60 minutos, que es cuando comienzan a incrementar drásticamente su temperatura y a consumirse a un ritmo de 10mm/minuto, significando esto que, al tratarse de un material hueco con paredes de entre 15 y 20mm, una vez sobrepasados sus límites colapsa rápidamente.

6- Tierra: Suele tener una resistencia de máximo 120 minutos, hasta que, debido a la perdida de humedad comience a agrietarse y desintegrarse, pues es el menos compacto de los materiales de construcción.



RESISTENCIA AL TIEMPO


La vida útil de un edificio es uno de los factores determinantes al momento de elegir el material del cuál queremos hacerlo. Si bien todos los materiales tienen la capacidad de soportar una vida útil de una vida humana, siempre depende del mantenimiento que se les realice, siendo esencial aclarar que materiales industriales y naturales demandan el mismo cuidado.


Las siguientes son las vidas útiles de los materiales de construcción más comunes:


1- Concreto: Entre 50 a 100 años según la calidad del concreto, pues si ha sido ejecutado de mala manera dejará hierros expuestos a humedad, óxido y degradación, y la humedad podría también desintegrar el concreto.

2- Acero: Hasta 200 años siendo cuidadosos del contacto con el agua, pues el óxido puede carcomer el acero y hacerlo perder toda propiedad estructural.

3- Ladrillo: Hasta 70 años cuidando su humedad, pues esta penetra hasta la roca, por lo que erosionar un ladrillo no supondrá problema alguno.

4- Maderas: Hasta 100 años o más, dando sus respectivos cuidados de plagas y humedad, pues estas dos, por pérdida de masa estructural o por pudrición, pueden afectar su desempeño estructural. Recordemos que existen edificios de varios siglos hechos de madera.

5- Guadua: No existían construcciones duraderas dada la falta de correctas protecciones contra la humedad y las plagas en la antigüedad, sin embargo, actualmente existen construcciones de más de 30 años con guaduas en perfecto estado, y rastros de bambúes perfectamente preservados utilizados como elementos de sustento en construcciones de más de 200 años.

6- Tierra: Puede durar más de 200 años dependiendo del mantenimiento y la protección contra la humedad. Existen construcciones en tierra de muchos siglos de antigüedad.



Los materiales de construcción necesitan en definitiva ser analizados detalladamente en cada caso para poder utilizarse de la mejor manera posible y lograr así ofrecer el mayor desempeño para sus usuarios.


Este es nuestro compromiso en IMZA Arquitectura, por ello nuestra próxima publicación del blog será respecto a nuestro análisis y uso de los materiales que hemos mencionado en nuestros proyectos.


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BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA


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