UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” AREA TECNOLOGIA PROGRAMA INGENIERIA CIVIL DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURA U.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN UNIDAD TEMATICA: DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRAÚLICO OBJETIVO GENERAL: DESARROLLAR LOS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRAÚLICO INTRODUCCIÓN Proporcionar o diseñar una mezcla consiste en determinar las cantidades relativas de materiales que se deben emplear en las mismas para obtener un concreto adecuado para un uso determinado; en la actualidad, los métodos más usados son los empíricos directos, respaldados por consideraciones y principios técnicos, que consisten en proporcionar y hacer amasados de prueba basados en la relación agua/cemento (α ), y tomando en consideración factores que afectan el concreto resultante (cemento, gradación y propiedades de los agregados); entre los métodos más usados en Venezuela, tenemos el A.C.I. (Asociación Internacional de Concreto), el de Porrero y Grases y el del Prof. Roberto Rosario (RARH). 1.- METODO DE PORRERO Y GRASES El método propuesto por Porrero y Grases, ha sido probado ampliamente, obteniendo excelentes resultados, ha sido concebido especialmente para el caso de empleo de agregados poco controlados; considera en primer lugar un grupo de variables que constituyen su eje fundamental (dosis de cemento, trabajabilidad, α y resistencia), las cuales se vinculan a través de dos leyes básicas: La Relación triangular y la Ley de Abrams; también se incluyen factores de corrección para la influencia de las variables que tienen que ver con el tamaño máximo y el tipo de agregado. Una de las ventajas de este método es que no impone limitaciones a la granulometría ni a la combinación de agregados; la combinación de M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto 1
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
UNIDAD TEMATICA: DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRAÚLICO
OBJETIVO GENERAL: DESARROLLAR LOS METODOS DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRAÚLICO
INTRODUCCIÓN
Proporcionar o diseñar una mezcla consiste en determinar las cantidades
relativas de materiales que se deben emplear en las mismas para obtener un
concreto adecuado para un uso determinado; en la actualidad, los métodos
más usados son los empíricos directos, respaldados por consideraciones y
principios técnicos, que consisten en proporcionar y hacer amasados de
prueba basados en la relación agua/cemento (α ), y tomando en
consideración factores que afectan el concreto resultante (cemento,
gradación y propiedades de los agregados); entre los métodos más usados
en Venezuela, tenemos el A.C.I. (Asociación Internacional de Concreto), el de
Porrero y Grases y el del Prof. Roberto Rosario (RARH).
1.- METODO DE PORRERO Y GRASES
El método propuesto por Porrero y Grases, ha sido probado ampliamente,
obteniendo excelentes resultados, ha sido concebido especialmente para el
caso de empleo de agregados poco controlados; considera en primer lugar
un grupo de variables que constituyen su eje fundamental (dosis de
cemento, trabajabilidad, α y resistencia), las cuales se vinculan a través de
dos leyes básicas: La Relación triangular y la Ley de Abrams; también se
incluyen factores de corrección para la influencia de las variables que tienen
que ver con el tamaño máximo y el tipo de agregado.
Una de las ventajas de este método es que no impone limitaciones a la
granulometría ni a la combinación de agregados; la combinación de
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
1
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
agregados puede ser variada a voluntad, a fin de alcanzar el objetivo
propuesto, que en la mayoría de los casos es Máxima compacidad y
Economía. Es importante destacar que este método es especialmente válido
para concretos con asentamientos en el Cono de Abrams entre 2.5 cm (1”) y
15 cm (6”) y con resistencias a la compresión entre 180 y 430 Kg/cm2 a los
28 días; para mezclas con asentamiento nulo o para concretos ultra -
resistentes, o llamados concretos pobres, habrá que acudir a procedimientos
particulares.
EJEMPLO Nº 01
Se debe diseñar una mezcla de concreto para un edificio residencial, en un
ambiente no agresivo, para lo cual se utilizará un canto rodado con un
tamaño máximo de 1” y una arena natural, combinados adecuadamente con
β = 0,45. La resistencia especificada por el ingeniero proyectista es de 210
kg/cm2 a los 28 días, no se conoce la desviación estándar y se tiene previsto
contar con un control de calidad equivalente a intermedio.
SOLUCIÓN:
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
2
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
1.- Cuando el valor de la desviación estándar es desconocido, y solo se
conoce el tipo de control que se espera tener, la resistencia requerida a la
compresión (Fcr) se determina a través de la siguiente tabla:
(Fuente: Porrero, et al., 2004)
Tomando como punto de partida la resistencia especificada y el tipo de
control, entonces para un R’c = 210 kg/cm2 y un control de calidad
intermedio se tiene que Fcr = R’c + 95; sustituyendo en la ecuación se tiene:
95210 +=Fcr
Fcr = 305 Kg/cm2
2.- La resistencia requerida a la compresión (Fcr), es un dato necesario para
calcular la relación agua/cemento (α ); para lo cual el método propone dos
opciones; uno a partir de la siguiente figura,
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
3
Rc= 305
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
(Fuente: Porrero, et al.,
2004)
A partir de La resistencia a la compresión calculada y la edad a la que se
VOLUMEN DE AGREGADO GRUESO POR M3 DE CONCRETOPARA DIFERENTES MODULOS DE FINURA DE ARENA
MODULO DE FINURA
El valor del volumen de agregado grueso obtenido de la tabla, es de 0,67 m3 ,
al relacionar dicho valor con el Peso Unitario Compacto del agregado grueso,
que para el caso es de 1600 Kg/m3, se obtiene la cantidad de agregado
grueso, en peso, que debe usarse en el diseño de mezcla, tal como se
muestra a continuación :
Volumen
Masauc =γ al sustituir los valores en la ecuación, queda de la siguiente
manera:
3367,0
1600m
Masam
Kg = , despejando de esta ecuación la incógnita, se obtiene el
valor en peso del agregado grueso:
Ag. Grueso=1072 Kg.
6.- La cantidad de agregado fino, se puede estimar, haciendo cierta la
suposición de que la sumatoria de los “Volúmenes Absolutos” de los
componentes de la mezcla deben ser de 1 m3 (1000Lt).
Por lo que se parte de la siguiente ecuación:
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
26
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
1 m3 = V cemento + V agua + V aire atrapado + V ag. Grueso + V ag. Fino
Para lo cual, se debe calcular el volumen absoluto de cada uno de los componentes:
• CEMENTO, en teoría el peso específico se encuentra entre 3129 y
3150 (Kg./m3), sin embargo, para efectos de las mezclas se debe considerar
un valor más alto, por el orden de 3250 – 3350 (Kg./m3), por lo que se toma
un valor promedio.
C = 314,52 kg./m3 3/3330
52,314
mKg
KgVC =
VC = 0,094 m3 (Volumen Absoluto de Cemento)
• AGUA: El valor del peso especifico es de 1000 Kg/ m3, al relacionarlo con su masa, queda de la siguiente manera:
Agua = 195 kg/m3 3/1000
195
mKg
KgVAgua =
VAgua = 0,195 m3 (Volumen Absoluto de Agua)
• AGREGADO GRUESO: El peso especifico, según los datos, es de 2680 Kg./m3, al relacionarlo con su masa, queda de la siguiente manera:
Ag. Grueso = 1072 kg/m3 3/2680
1072.
mKg
KgGruesoVAg =
VAg. Grueso = 0,40 m3 (Volumen Absoluto de Ag. Grueso)
• AIRE ATRAPADO, se asume que existen entre 10 y 20 Lts/m3, por lo que al llevarlo a su volumen absoluto, es una cantidad despréciale, por lo que se asumen que tiende a cero.
Una vez calculados los volúmenes absolutos de todos los componentes, se
procede a sustituirlos en la ecuación, para despejar la incógnita:
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
27
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
1 m3 = 0,094 m3 + 0,195 m3 + V aire atrapado + 0,40 m3 + V ag. Fino
Quedando de la siguiente forma:
V ag. Fino = 0,311 m3 Al relacionarlo con su peso especifico, se obtiene el
valor en peso del agregado fino
VAg. Fino = 0,311 m3 33 2620*311,0
mKgmAgFino=
Ag. Fino = 814,82 Kg
7.- Una vez calculados los valores de los componentes, debe hacerse el
ajuste por humedad y absorción, de la siguiente manera:
+
+
=
1001
1001*
Abs
HnAF
AFC
+
+
=
100
5,11
100
5,21*52,814
CAF 3/54,822 mKgAFC =
+
+
=
1001
1001*
Abs
HnAG
AGC
+
+
=
100
8,01
100
01*1072
CAG 3/49,1063 mKgAGC =
Una vez corregidos los agregados, se procede a corregir la cantidad de agua
requerida para el diseño de mezcla.
)()( AFAFAGAGAguaAgua CCc −−−−=
)107249,1063()52,81454,822(195 −−−−=cAgua
3/41,195 mKgAgua c =
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
28
0
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
La dosificación queda de la siguiente manera:
CEMENTO 314,52Kg./m3 ≈ 7,5 Sacos/m3
AGUA 195,41 Kg./ m3 ≈ 195,41Lt/ m3
ARENA 822,54 Kg./ m3 ≈ 313,95 Lt/ m3
PIEDRA 1063,49 Kg./m3 ≈ 396,82 Lt/ m3
Finalmente, cualquiera que sea el método seleccionado para realizar el
diseño de mezclas, este debe interpretar un grupo de variables que
constituye el esqueleto fundamental en la elaboración de un concreto de
optima calidad, como lo son la dosis de cemento, la trabajabilidad, la relación
agua /cemento y la resistencia mecánica; todo esto, conjugado con una
preparación y vaciado de calidad serán la base fundamental de la durabilidad
y resistencia del elemento a ser vaciado con dicha mezcla de concreto.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
PORRERO, J., et al. (2004).- MANUAL DEL CONCRETO ESTRUCTURAL.- Editado por SIDETUR, Primera Edición. Caracas, Venezuela.
M.Sc. Ing. Vicky A. Chávez Oberto
29
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA TECNOLOGIAPROGRAMA INGENIERIA CIVIL
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAU.C. MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
ROSARIO, R., (2000).- METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO.- Programa PIUCEM, HOLCIM. Falcón, Venezuela.
Asociación de Concreto Internacional. Disponible: www.training.ce.washington.edu/WSDOT/Modules/05_mix_design/05-8_body.htm. Consultado: 20/06/2010
WADUD, Z , et al. (2001). ACI METODO DE DISEÑO DE MEZCLAS DE HORMIGON: UN ESTUDIO PARAMETRICO. Disponible en: www.teacher.buet.ac.bd/ziawadud/documents/easec-aci.pdf. Consultado: 20/06/2010