PÉTREOS
GENERALIDADES
Los materiales pétreos utilizados como material son las rocas. Estas son agregados de partículas minerales muy grandes y sin forma determinada que se encuentran en la naturaleza. Son ejemplos, los granitos, mármoles y pizarras. Estos son materiales muy apreciados en la construcción, por ser muy resistentes a las condiciones medioambientales, pero presentan el inconveniente de tener un coste alto.
COMPOSICIÓN
Las rocas están conformadas por minerales petrogenéticos, los más importantes son Silicatos, los cuales conforman el 95% de la corteza, estos silicatos se asocian en moléculas complejas junto con el oxígeno, formando tetraedros. Ejemplos: Feldespato, mica, olivino, piroxino. Otros minerales son los Óxidos, los cuales surgen de la combinación de oxígeno con uno o más metales. Ejemplos: Hematita, limonita, Cuarzo. También están los sulfatos y sulfuros, que son la combinación del oxígeno con Azufre (S04) o el azufre con los metales (S+Fe). Ejemplos: yeso, pirita, calcopirita. son los carbonatos, los cuales con la combinación del oxígeno y el carbono. Ejemplos: Calcita, dolomita. También encontramos los fosfatos, los cuales son la combinación del fosforo con el oxígeno. Ejemplo: Apatita. Por último, encontramos los minerales arcillosos, los cuales se forman por la descomposición de las rocas, estas contienen Al, Fe y Mg. un material inorgánico, homogéneo, composición química definida y de propiedades físicas constantes. Ahora bien, su estructura interna puede ser cristalina o amorfa. Cristalina se refiere a la disposición de las moléculas en redes espaciales geométricamente regulares y simétricas. Amorfo se define como la desorganización de las moléculas.
CLASIFICACIÓN
Ígneas
Se originan al obtener el magma frio y su composición es principalmente de pro-silicatos, aluminio, hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. Debido al enfriamiento del magma pueden tener o no una estructura diferente, entre esas pueden ser vítreas o cristalinas. Las rocas ígneas se clasifican en plutónicas (no llegan a salir a la superficie de la corteza) que pueden ser el granito, gabro o sienita. y volcánicas (afloran a la corteza terrestre) que pueden ser la piedra pómez o basalto. Estas últimas suelen ser porosas y poco resistentes a cualquier esfuerzo o agente externo. Por el contrario, las piedras plutónicas son muy resistentes a la intemperie y esfuerzos de compresión debido a su dureza.
Pómez
Granito
Andesita
Basalto
Sedimentarias
Son en su mayoría partículas conformadas de gravas o arenas que se arrastran a partir de las condiciones climáticas y se asientan en zonas específicas hasta conformar la roca. Su presentación puede cuartearse o quebrarse fácilmente, por lo que no son tan duras como las piedras ígneas. Las más comunes y utilizadas en el mercado constructivo suelen ser las rocas silíceas (gravas y/o arenas), asimismo se puede contar la arenisca. Estas se usan en agregados del concreto o básicamente como revestimiento. Las rocas más arcillosas provienen de las ígneas que se conforman por silicatos de aluminio las cuales se han usado siempre para cementos y ladrillos. Asimismo, las piedras calizas se usan en construcción, como conglomerantes o revestimientos también. Así pues, las rocas sedimentarias contienen una alta resistencia a compresión.
Silícea
Arenisca
Cuarcita
Metamórficas
Hay que tener en cuenta que las metamórficas se obtienen de tanto las rocas ígneas como las sedimentarias, ya que si estas se someten a altas temperaturas y a altas presiones se transforma la estructura cristalina de las rocas, lo que da lugar a este tipo de clasificación. Se pueden resaltar las más comunes como los mármoles, pizarras y gneis. Así pues, el mármol está conformado de carbonato de calcio que soporta ser pulido y se puede usar como ornamentos en construcción. Por otro lado, la piedra pizarra se conforma de arcillas y esquistos, a su vez se puede exfoliar y cortar en láminas fácilmente y es utilizado para pisos, cubiertas. Finalmente, la roca gneis es común verla en pavimentos.
Hay que tener en cuenta que las metamórficas se obtienen de tanto las rocas ígneas como las sedimentarias, ya que si estas se someten a altas temperaturas y a altas presiones se transforma la estructura cristalina de las rocas, lo que da lugar a este tipo de clasificación. Se pueden resaltar las más comunes como los mármoles, pizarras y gneis. Así pues, el mármol está conformado de carbonato de calcio que soporta ser pulido y se puede usar como ornamentos en construcción. Por otro lado, la piedra pizarra se conforma de arcillas y esquistos, a su vez se puede exfoliar y cortar en láminas fácilmente y es utilizado para pisos, cubiertas. Finalmente, la roca gneis es común verla en pavimentos.
Carbón
Pizarra
Grava
Mármol
Gneis Pavimento
Arcilla
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS
Las rocas son duras y a la vez frágiles. Por lo tanto, son buenas resistiendo el desgaste, pero si se someten a altos esfuerzos pueden sufrir ciertas fracturas sin llegar a deformarse, dependiendo también del tipo de roca. En cuanto a la oxidación y a la corrosión son muy resistentes y se comportan bien.De igual forma, contienen puntos de fusión altos, el cual se refiere al punto donde la roca puede pasar de estado sólido a líquido. También, no funcionan bien a tracción, no tienen mucha resistencia. En cuanto a términos económicos, son asequibles. Finalmente, en su mayoría suelen ser inertes.
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión es la carga (o peso) por unidad de área a la que el material falla (se rompe) por fracturación por cizalla o extensional. Esta propiedad es muy importante en la mecánica de materiales. Ahora bien, las rocas al tener diferente composición, además de que algunas rocas llevan un proceso más rápido o lento que otras, también las presiones y temperaturas que en ellas actúan, se ve afectada su resistencia a la compresión. Es por esto que, dependiendo de la roca, varia su compresión, por ejemplo: Granito de 97-310 MPa, Basalto 110-330 MPa, Caliza de 14-255 MPa, Arenisca 34-248 MPa, Gneis 152-248 MPa, Cuarcita 207-627 MPa, Mármol 69-241 Mpa y Pizarrra de 138-207 Mpa.En esta gráfica se observa el caso específico de compresión para el mármol tenesse.
Esfuerzo- Deformación caso específico mármol Tenesse.
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tensión es el esfuerzo tensional por unidad de área a la que el material falla (se rompe) por fracturación extensional. Esta propiedad, que es una indicación del grado de coherencia del material para resistir fuerzas “tirantes”, depende de la resistencia de los minerales, del área interfacial entre granos en contacto y del cemento intergranular e intergranular. La resistencia a la tracción en general de las rocas es desde 20 a 30 veces más pequeña que sus fuerzas a compresión, dependiendo de su composición mineral. Por ejemplo, estos son unos valores para algunas rocas: Basalto de 6-12 MPa, Gneis de 4-7MPa, Granito de 11-21 MPa, Caliza de 3-5 MPa, Mármol de 7-12MPa, Cuarcita de 4-23 MPa, Arenisca de 2-6 MPa, Esquisto de 5-12 MPA, Pizarra de 2-17MPa y Toba de 2-4 MPa, los valores son diferentes entre las rocas ya que no tienen la misma composición, y en cada roca existe un rango ya que las rocas no tienen las mismas condiciones de presión, temperatura y tiempo. En esta gráfica se observa el caso específico de tracción para el mármol tenesse.
Resistencias a tracción mármol Tenesse.
Resistencia a la flexión
Es la resistencia de un material a ser doblado, plegado o flexurado. Para un material pétreo dado el valor de resistencia a la flexión es cercano al doble de su resistencia a la tracción. Por ejemplo, el Basalto de 14-26 MPa, Gneis de 8-20 MPa, Granito de 20-40 MPa, Caliza de 6-9 MPa, Mármol de 10-20 MPa, Cuarcita de 10-30 MPa, Arenisca de 12- 18 MPa, Esquisto 10-20 MPa, Pizarra 15-30 MPa y Toba de 4-8 MPa.
Dureza
La resistencia al ser rayado depende de la composición de la roca y esta dureza se mide en la escala de Mohs la cual se encarga de determinar la dureza de los minerales.
Módulo de elasticidad
La elasticidad es la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones cuando cesa el esfuerzo que las había deformado. Ahora bien, el módulo de elasticidad o módulo de Young es un parámetro que caracteriza el comportamiento elástico de un material, este solo se encuentra entre la proporcionalidad del esfuerzo y la deformación en el tramo de la ley de Hooke.
Deformación-esfuerzo general en rocas
Grafica Deformación-esfuerzo en algunas rocas.
a. (basaltos, granitos de grano fino) b. (Calizas, areniscas, mármoles) c. (morteros de cal, morteros de yeso)
Densidad
La densidad es la relación que existe entre la masa y su volumen, teniendo esto en cuenta estos son algunos valores para ciertas rocas:
Color
Los diferentes colores en las rocas están dados por los minerales que la componen. Por ejemplo, La cuarcita en su estado más pura es blanca, sin embargo, diferentes aspectos como el óxido de hierro pueden darle cierta coloración rojiza o rosada. Otro ejemplo es la piedra muñeca, los materiales cimentadores son el carbonato y la sílice. Es por eso que tiene un color amarillo y blanco (Rocas y minerales). Por otro lado, la arenisca tiene tonos amarillos, cremas, grises, grises y rojos.
Textura
La textura de las rocas está determinada por la forma de los componentes minerales y por las relaciones geométricas entre ellas. Por ejemplo, la textura de la cuarcita es similar al del papel lija, esto se debe a que los cristales del cuarzo son de apariencia granulosa. Otro ejemplo es la pizarra su textura característica es lepidoblástica que se debe a esta foliación por minerales laminares orientados paralelamente, esto le da la facilidad de exfoliarse. Entre otras características de su textura encontramos la estratificación lenticular, es decir, que ordena sus granos según su tamaño a medida, diferenciando el tamaño menor en la parte superior del estrato. En la siguiente tabla se muestra las diferentes texturas dependiendo el tipo de roca.
APLICACIONES (MONOGRAFÍAS)
Piedra Royal Beta
Ruíz, Conejo
Gneis
Cardona, Torres
Cuarcita
Vargas, Millán
Granitos
Cartwright, Sepúlveda
EJEMPLOS (REFERENTES)
Kadokawa culture museum
El nuevo centro cultual ubicado en el occidente de Tokyo, utiliza la geometría y el granito como eje central del diseño. Este es un edificio diseñado por el arquitecto japones Kengo Kuma, un espacio dedicado a la celebración del conocimiento y la cultura. Es un centro cultual de cinco pisos, con espacios de museo, biblioteca, cinemateca, comercio, cafetería y un jardín. Esta mezcla de usos demandaba de un manejo de la luz muy particular, el cual funcionara para todos los espacios. Por este motivo, las fachadas fueron el elemento crucial del diseño. Kuma tomó la decisión de trabajar con un poliedro como volumen, el cual contaría únicamente con las piezas de granito como su recubrimiento. El edificio cuenta con 20,000 tabletas individuales de granito en diferentes tonalidades de escala de grises. Es por medio del material y su variedad de color que el edifico toma un carácter estereotómico con un aspecto pixelado. Este edificio toma el material como el elemento que, formando un todo, es el responsable de la percepción de profundidad, de textura y de color. El arquitecto logró crear, a partir de un acto monolítico de repetición de piezas, un espacio dinámico, estético y funcional. Estas piezas se encuentran adheridas a los muros angulados por medio de anclajes metálicos.
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Granite House
El granito se utiliza en todo el exterior e interior de esta casa en Melbourne, donde el estudio local B.E Architecture incluso tenía un baño y un lavabo a medida para el baño principal tallado en la piedra gris. En un primer vistazo a la casa revela el carácter monolítico resultante de las superficies de granito sólido, que forman fachadas predominantemente cerradas que rítmicamente tienen aberturas que incorporan pantallas de madera de listones. El revestimiento está formado por 260 toneladas de roca ígnea, que se tiene una terminación rustica para crear una superficie rugosa que cambia con el paso del sol a lo largo del día. Los arquitectos trabajaron en estrecha colaboración con los constructores y los albañiles para lograr un alto nivel de detalles arquitectónicos y artesanía en todo el proyecto, asegurando que el granito se desempeñe como revestimiento y como material interior refinado.
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Tandrup Kollegiet
Actualmente uno de los usos más frecuentes de la piedra natural de pizarra es en chapados y todo tipo de revestimientos. Al tratarse de una piedra de foliación plana, su corte resulta muy fácil, pudiéndose conseguir placas de distintas dimensiones..
Casa 360
Resalta el uso de piezas modulares de roca pizarra para el desarrollo de superficies curvas de la edificación: “Una construcción negra por fuera, absorbente, de pizarra, un material específico del lugar, impuesto en normativa estética de la zona” (Subarquitectura, 2009)
