INFORME FINAL EC-612G
INFORME FINAL EC-612G
SEGUNDA PARTE: DISEO EL CONCRETOI. OBJETIVOS
Disear concreto con un mtodo adecuado, tomando como base las
tablas dadas, y a travs de la experiencia adquirida seleccionar las
proporciones ideales.
Conocer y verificar las propiedades del concreto tanto en estado
fresco como en estado endurecido.
II. MARCO TERICO
A. GENERALIDADES AGREGADOS
Agregados fino: N.T.P. 400.011 Es el proveniente de la
desintegracin natural de las rocas o tipo artificial, siendo sus
dimensiones comprendidas entre los lmites fijados por las normas,
se considera agregado fino, al material que pasa por el tamiz 3/8
(9.51 mm.) y queda retenido en el tamiz N 200 ( 74 u ).
Agregados grueso: NT.P. 400.012 Es el retenido de la tamiz N 4
(4.76 mm.), y es el proveniente de la desintegracin natural o
mecnica des las rocas.
Grava: Agregado grueso proveniente de la desintegracin natural
de materiales ptreos, encontrndoseles corrientemente canteras y
lechos de ros depositados en forma natural.
Piedra triturada: Se denomina as al agregado grueso obtenido por
la trituracin artificial de rocas o gravas.
Hormign: Es el material compuesto por grava y arena en forma
natural de extraccin.
Tamao mximo: N.T.P. 400.037 y ASTM 476 Es el que corresponde al
menor tamiz por que pasa todo muestra del agregado.
Tamao mximo nominal Es el que corresponde al tamiz
inmediatamente superior a aquel que retiene el 15% o ms en el
porcentaje acumulado del material.
Mdulo de finura del agregado: N.T.P. 400.012; Se obtiene
mediante la sumatoria de los pesos retenidos acumulados (en
porcentaje) divididas entre 100, de las mallas o tamices
normalizados que son 3 , 1 , , 3/8 , N 4 , N 8 , N 16 , N 30 , N 50
y N 100.
El mdulo de finura del agregado fino para la elaboracin del
concreto debe de encontrarse dentro de los siguientes valores; 2.30
< M.F. < 3.
B. MTODOS DE DISEO
MTODO DEL AGREGADO GLOBAL
Este mtodo consiste en optimizar sistemticamente la proporcin
arena piedra (A/P) como un solo material (Agregado Global),
dirigido a: Controlar la trabajabilidad de la mezcla del concreto.
Obtener la mxima compacidad de la combinacin de los agregados
mediante ensayos de laboratorio, para alcanzar en el concreto una
mayor resistencia. Compatibilizar el MF de la arena con el MF de la
piedra
PASOS A SEGUIR PARA HACER EL DISEO DE MEZCLA POR EL METODO DEL
AGREGADO GLOBAL
Para poder disear mediante el mtodo del agregado global debemos
de tener la resistencia (fc), slump, propiedades fsicas de los
agregados, porcentaje de la arena y piedra (obtenidos de nuestro
agregado global), peso especfico del cemento y el tamao mximo del
agregado grueso. Pero para disear se trabajara con el fcr y este
valor se calcula para nuestro caso de la siguiente manera.fcfcr
Menos de 210fc +70
210 a 350fc +84
Sobre 350fc +98
El porcentaje de aire atrapado y la cantidad de agua se sacan de
las siguientes tablas.
SlumpTamao mximo de agregado
3/811 234
Concreto sin Aire incorporado
1 a 2207199190179166154130113
3 a 4228216205193181169145124
6 a 7243228216202190178160-
% Aire atrapado32.521.510.50.30.2
Otro dato que se necesita para hacer el diseo de la mezcla es la
relacin agua/ cemento.Fc (Kg/cm2)Relacin Agua/ Cemento
Sin aire Incorporado
4500.38
4000.42
3500.47
3000.54
2500.61
2000.69
1500.79
Con estos datos y los %Arena y %Piedra se puede hacer el diseo
de mezcla haciendo la correccin por %Humedad y %Absorcin de
agregados.MTODO ACI Para disear una mezcla de concreto es necesario
conocer las caractersticas fsicas de los materiales a emplear en la
elaboracin del concreto, en ese sentido, para explicar el diseo por
este mtodo lo haremos con unas datos de ejemplo, tal como
sigue:
1. Peso especfico del cemento 3.152. Mdulo de finura de la arena
2.703. Peso especfico de la arena 2.364. Absorcin de la arena 5.28
%5. Humedad de la arena 8.00 %6. Peso especfico de la grava 2.337.
Tamao mximo de la grava 19 mm. (3/4)8. Peso volumtrico de la grava
1450 kg /m39. Absorcin de la grava 4.50 %10. Humedad de la grava
2.70 %
Para conocer los datos arriba anotados es necesario determinar
previamente en el laboratorio las pruebas fsicas siguiendo las
normas NMX y/o ASTM
La dosificacin se realiza de acuerdo a los pasos siguientes:
PASO 1. Apoyndonos en las tablas disearemos una mezcla de f'c =
210 kg/cm2 a los 28 das de edad, de un revenimiento de 10 cms
empleando un cemento tipo CPO.
PASO 2. Un tamao mximo de la grava es de 19 mm (3/4").
PASO 3. Para un concreto sin aire incluido, revenimiento de 10
cms., y tamao mximo de grava de 19 mm (3/4"), en la tabla 6.3.3 con
un valor de 205 kg/m3 (lts.), el aire atrapado estimado aparece con
un valor de 2.0 %.
PASO 4. En la tabla 6.3.4 (a) aparece con un valor de 0.68 de
relacin agua / cemento necesaria para producir una resistencia de
210 kg/cm2 en concreto sin aire incluido.
PASO 5. En base a la informacin obtenida en los pasos 3 y 4, se
concluye que el consumo de cemento es de: 205/0.68 = 301.5 (302)
kg/m3.
PASO 6. De la tabla 6.3.6 estimamos la cantidad de grava; para
un mdulo de finura de 2.7, un tamao mximo de grava de 19 mm (3/4"),
puede emplearse 0.63 metros cbicos de grava, por lo tanto el peso
de la grava es de 1450 x 0.63 = 914 kg/m3.
PASO 7. Conociendo los consumos de agua, cemento y grava, el
material restante que completa un metro cbico de concreto debe
consistir en arena y aire que pueda quedar atrapado.
PASO 8. La cantidad de agregado fino (arena) se determina por
diferencia y es posible emplear alguno de los siguientes
procedimientos: el mtodo del peso o el mtodo del volumen
absoluto.
PASO 8 (a). El mtodo del peso requiere que por experiencia se
conozca el peso del concreto por volumen unitario o bien, se puede
suponer y por lo tanto, el peso requerido de agregado fino es la
diferencia entre el peso del concreto fresco y el peso total de los
dems integrantes de la mezcla.
PASO 8 (b). Un procedimiento ms exacto para determinar la
cantidad del agregado fino, implica conocer los volmenes absolutos
de los componentes. En este caso, la suma de los volmenes de los
dems componentes conocidos, se resta del volumen unitario del
concreto para obtener el volumen del agregado fino, multiplicando
el volumen determinado de la arena por su densidad se obtiene la
cantidad de la arena.
Este mtodo se sugiere para el diseo de sus mezclas.
PASO 9. Correccin por humedad y absorcin:
PASO 10. Correccin por contaminacin por tamaos y que consiste en
el contenido de gruesos que existen en los finos (arenas) y el
contenido de finos que existen en los gruesos (gravas) para
mantener las caractersticas de trabajabilidad.
RELACIN AGUA-CEMENTO
La relacin agua / cemento constituye un parmetro importante de
la composicin del concreto. Tiene influencia sobre la resistencia,
la durabilidad y la retraccin del hormign.
La importancia de la relacin agua / cemento fue descubierta en
1919 por Duff A. Abrams especialista de EE. UU. Despus de haber
estudiado un gran nmero de concretos de diferentes composiciones,
anunci la ley que expresa que con un agregado dado, la resistencia
depende slo de la relacin agua / cemento del concreto fresco. Dada
por la siguiente ecuacin.
Donde: w/c = relacin agua/cementoK1 y K2= Constantes empricas,
dependientes de la calidad y tipo de Cemento.
Los trabajos realizados posteriormente por T.C. Powers, han
permitido comprender las causas de esta fuerte influencia de la
relacin agua / cemento.
Estas razones estn ligadas al endurecimiento del cemento
portland, el que como se sabe se debe a la absorcin qumica de agua
por los constituyentes del cemento, especialmente por 3CaOSiO2 y el
2CaOSiO2. La pasta de cemento se endurece entonces formando un gel
progresivamente ms estable. Como en la mayora de las
transformaciones qumica, las cantidades de elementos que participan
en esta relacin estn en proporcin fija.
La hidratacin completa de 100 g de cemento portland requiere 20
g de agua, aproximadamente, lo que corresponde a una relacin agua /
cemento = 0,2. En los minsculos intersticios[footnoteRef:1] del gel
en formacin se fijan, por absorcin, otras molculas de agua, a razn
tambin de 20 g de agua por 100 g de cemento, aproximadamente, al
final del proceso. En consecuencia el cemento portland fija, para
su endurecimiento, una cantidad de agua correspondiente a una
relacin agua / cemento = 0,4. [1: ]
El agua suplementaria no est fijada y ocupa en la pasta de
cemento endurecido cierto volumen en forma de poros
capilares[footnoteRef:2]. [2: ]
Cuanto mayor sea la existencia de agua en exceso habr mayor
cantidad de capilares en la pasta de cemento. Cuando la cantidad
total de capilares corresponde a una relacin a/c = 0,7, los
capilares son tan numerosos que estn unidos entre si formando una
red permeable. La proporcin de capilares con relacin a la materia
slida ser 1:2 En consecuencia, si se agregan 70 g de agua a 100 g
de cemento (a/c = 0,7) - Los primeros 20 g son fijados qumicamente.
- Los 20 g siguientes son fijados por adsorcin - Los 30 g restantes
quedan libres en la red de capilares
C. ADITIVOSSon materiales orgnicos o inorgnicos que se aaden a
la mezcla durante o luego de formada la pasta de cemento y que
modifican en horma dirigida algunas caractersticas del proceso de
hidratacin, el endurecimiento e incluso la estructura interna del
concreto.El comportamiento de los diversos tipos de cemento Prtland
est definido dentro de un esquema relativamente rgido, ya que pese
a sus diferentes propiedades, no pueden satisfacer todos los
requerimientos de los procesos constructivos. Existen
consecuentemente varios casos, en que la nica alternativa de
solucin tcnica y eficiente es el uso de aditivos.Clasificacin Para
el desarrollo de los diferentes tipos de aditivos, los
clasificaremos desde el punto de vista de las propiedades del
concreto que modifican, ya que ese es el aspecto bsico al cual se
apunta en obra cuando se desea buscar una alternativa de solucin
que no puede lograrse con el concreto normal
Aditivos acelerantesSustancia que reducen el tiempo normal de
endurecimiento de la pasta de cemento y/o aceleran el tiempo normal
de desarrollo de la resistencia.Proveen una serie de ventajas como
son:a) Desencofrado en menor tiempo del usualb) Reduccin del tiempo
de espera necesario para dar acabado superficialc) Reduccin del
tiempo de curadod) Adelanto en la puesta en servicio de las
estructuras Aditivos incorporadores de aireEl congelamiento del
agua dentro del concreto con el consiguiente aumento de volumen, y
el deshielo con la liberacin de esfuerzos que ocasionan
contracciones, provocan fisuracin inmediata si el concreto todava
no tiene suficiente resistencia en traccin para soportar estas
tensiones o agrietamiento paulatino en la medida que la repeticin
de estos cielos va fatigando el material.A fines de los aos
cuarenta se inventaron los aditivos incorporadores de aire, que
originan una estructura adicional de vacos dentro del concreto que
permiten controlar y minimizar los efectos indicados.El mecanismo
por el cual se desarrollan estas precisiones internas y su
liberacin con los incorporadores de aire se explica en detalle en
el Captulo 12 en la parte relativa a durabilidad ante el hielo y
deshielo as como las recomendaciones en cuando a los porcentajes
sugeridos en cada caso, por lo que aqu slo trataremos sobre las
caractersticas generales de este tipo de aditivos. Aditivos
reductores de agua plastificantes.Son compuestos orgnicos e
inorgnicos que permiten emplear menor agua de la que se usara en
condiciones normales en el concreto, produciendo mejores
caractersticas de trabajabilidad y tambin de resistencia al
reducirse la Relacin Agua/Cemento.Trabajan en base al llamado
efecto de superficie, en que crean una interfase entre el cemento y
el agua en la pasta, reduciendo las fuerzas de atraccin entre las
partculas, con lo que se mejora el proceso de hidratacin.Muchos de
ellos tambin desarrollan el efecto aninico que mencionamos al
hablar de los incorporadores de aire.Usualmente reducen el
contenido de agua por lo menos en un 5% a 10%.Tienen una serie de
ventajas como son:a) Economa, ya que se puede reducir la cantidad
de cemento.b) Facilidad en los procesos constructivos, pues la
mayor trabajabilidad de las mezclas permite menor dificultad en
colocarlas y compactarlas, con ahorro de tiempo y mano de obra.c)
Trabajo con asentamientos mayores sin modificar la relacin
Agua/cemento.d) Mejora significativa de la impermeabilidadLa
dosificacin normal oscila entre el 0.2% al 0.5% del peso del
cemento, y se usan diluidos en el agua de mezcla. Aditivos
retardadoresTienen como objetivo incrementar el tiempo de
endurecimiento normal del concreto, con miras a disponer de un
perodo de plasticidad mayor que facilite el proceso constructivo.Su
uso principal se amerita en los siguientes casos:a) Vaciado
complicado y/o voluminoso, donde la secuencia de colocacin del
concreto provocara juntas fras si se emplean mezclas con fraguados
normales.b) Vaciados en clima clido, en que se incrementa la
velocidad de endurecimiento de las mezclas convencionales.c) Bombeo
de concreto a largas distancias para prevenir atoros.d) Transporte
de concreto en Mixers a largas distancias.Se dosifican generalmente
en la proporcin del 0.2% al 0.5% del peso del cemento.
D. RESISTENCIA A LA FLEXIN DEL CONCRETOLa resistencia a la
flexin es una medida de la resistencia a la traccin del concreto.
Es una medida de resistencia a la falla por momento de una viga o
losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicacin de
cargas a vigas de concreto de 6 por 6 pulgadas (15cm por 15cm) de
seccin transversal y con luz de minino tres veces el espesor. La
resistencia a la flexin se expresa como Mdulo de rotura (MR) en
libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los
mtodos de ensayo ASTM C78 (cargada en los puntos tercios) o ASTM
C293 (cargada en el punto medio).El Mdulo de rotura es cerca del 10
al 20% de la resistencia a la compresin, en dependencia del tipo,
dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo la
mejor correlacin para los materiales especficos es obtenida
mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el
diseo de la mezcla. El Mdulo de rotura determinado por la viga
cargada en los puntos tercios es ms bajo que el Mdulo de rotura
determinado por la viga cargada en el punto medio en algunas
ocasiones tanto como un 15%.
UTILIDAD DEL ENSAYO.Los diseadores de pavimentos usan una teora
basada en la resistencia a la flexin, por lo tanto, puede ser
requerido el diseo de mezcla en el laboratorio, basado en una
experiencia pasada para obtener el Mdulo de rotura de diseo. Se
utiliza muy poco el ensayo de flexin para concreto estructural.
III. PROCEDIMIENTO PARA DISEO DE CONCRETOCARACTERISTICAS DE LOS
AGREGADOS
ARENAPIEDRA
PE26402680
PUs14181149
PUc15071307
%H1.650.51
%A1.101.00
MF2.97.5
TNM-1
PRIMER DISEODatos: Agua diseo: a = 205 lt a/c = 0.70 zA=50%
zP=50%
Relacin de volmenesrA=49.62% rP=50.58%
Cem = 205/0.70 = 292.9 kg
Contenido de Aire (Tabla 02)=1.5%
Volmenes absolutos (m3)Cem = 292.9/3150 = 0.093Agua = 205/1000 =
0.205 Aire = 15%(1) = 0.015 = 0.093+ 0.205+ 0.015 = 0.313
Vabs (Agregados)=0.687 m3Arena = (0.687)* 49.62% = 0.340
m3Piedra = (0.687)* 50.58%= 0.347 m3Peso SecoArena = (0.340)* 2640
= 897.6 kgPiedra = (0.347)* 2680= 930 kg
Diseo para 1m3 ( pesos secos) (kg)Cem = 292.9 Agua = 205Arena =
897.6Piedra = 930.0
Correcciones por humedadAh=897.6*(1+1.65/100)=912.4
kgPh=930*(1+0.51/100)=934.7 kgAgua Efectiva=
897.6*(1.65-1.10)+930*(0.51-1)=+0.38 lt (Insignificante para 1
m3)
Diseo obra para 1m3 (kg)Cem = 292.9 Agua = 205Arena =
912.4Piedra = 934.7 PU= 2345 kg/m3
Para una tanda de 0.012 m3 (kg)Cem = 3.51Agua = 2.46Arena =
10.95Piedra = 11.22
Resultados:Slump: 3.5
ProbetaResistencia a Compresin (7dias)(kg/cm2)Resistencia a
Compresin (28 dias) (kg/cm2)Tipo de falla
1171E
2167E
3188D
4270D
5272D
6275E
SEGUNDO DISEOEl segundo es bsicamente el mismo que el primero,
solo con la adicin de un ADITIVO REDUCTOR DE AGUA que har la mezcla
ms trabajable y el slump mayor
Para una tanda de 0.012 m3 (kg)Cem = 3.51Agua = 2.46Arena =
10.95Piedra = 11.22
Las especificaciones del aditivo indican que su proporcin ser el
0.2% del peso del cementoEntonces: Aditivo=3.51*0.2%=7 gResultados:
Slump: 3ProbetaResistencia a Compresin (7dias)(kg/cm2)Resistencia a
Compresin (28 dias) (kg/cm2)Tipo de falla
1183D
2180E
3189E
4262D
5263D
6259D
TERCER DISEOAqu debemos producir un concreto que sea resistente
a condiciones de exposicin severas, para eso usaremos un ADITIVO
INCORPORADOR DE AIRE. Las especificaciones del aditivo indican que
su proporcin ser el 0.11% del peso del cemento.
Datos: Agua diseo: a = 175 lt a/c = 0.45 MF(comb)=5.5
Proporciones en volmenes de los
Agregados5.5=2.9*rA+7.5*rP5.5=2.9*rA+7.5*(1-rA)rA= 43.48%rP=
56.52%
Cemento= 175/0.45=388.9 kg
Volmenes absolutos (m3)Cem = 388.9/3150 = 0.123Agua = 175/1000 =
0.175Aire = 15%(1) = 0.060 = 0.123+0.175+0.060=0.358 m3Vabs
(Agregados)=0.642 m3Arena = (0.642)* 43.48% = 0.279 m3Piedra =
(0.642)* 56.52%= 0.363 m3Peso SecoArena = (0.279)* 2640 = 736.6
kgPiedra = (0.363)* 2680= 972.8 kg
Diseo para 1m3 ( pesos secos) (kg)Cem = 388.9 Agua = 175Arena =
736.6Piedra = 972.8Aditivo= 0.428
Correcciones por humedadAh=736.6*(1+1.65/100)=748.8
kgPh=972.8*(1+0.51/100)=977.8 kgAgua Efectiva=
736.6*(1.65-1.10)+972.8*(0.51-1)= -0.7 lt
Diseo obra para 1m3 (kg)Cem = 388.9 Agua = 175.7Arena =
748.8Piedra = 977.8Aditivo= 0.428 PU= 2292 kg/m3
Para una tanda de 0.02 m3 Cem = 7.78 kgAgua = 3.51 lt+0.8 lt=
4.31 ltArena = 14.98 kgPiedra = 19.56 kgAditivo= 8.6 g
Se agreg 0.8 lt de agua para hacer la mezcla ms trabajable y
lograr el slump deseado (2-4) ya que esta se vea muy seca en
principio.Entonces: Diseo obra para 1m3 (kg)Cem = 388.9 Agua =
175.7 +40 =215.7Arena = 748.8Piedra = 977.8Aditivo= 0.428
Resultados:Slump: 2.75%Aire Atrapado=3.3%Fc14=287.25 kg/cm2
ProbetaResistencia a Compresin (14 dias)(kg/cm2)Tipo de
falla
1288E
2286D
3289D
4286D
Debido a que a inicios de ao la temperatura oscilaba entre 25 y
21 Celsius, y en febrero hubo un considerable aumento de hasta 30
Celsius, la humedad en los agregados cambi considerablemente,
haremos una ligera variacin en la tabla en cuanto a la
humedad.ARENAPIEDRA
PE26402680
PUs14181149
PUc15071307
%H0.500.20
%A1.101.00
MF2.97.5
TNM-1
El objetivo ser hallar las resistencias a la compresin para
diferentes relaciones a/c, con dichos valores y por medio de la
interpolacin cuadrtica podremos determinar la resistencia para
cualquier relacin a/c.
Una consideracin a tomar para elegir el Agua de diseo adecuada
ser la siguiente:Hemos trabajado con valores de humedad para otras
condiciones de temperatura, donde el agregado casi no aportaba ni
absorba agua; pero realmente este agregado si absorbe agua, la idea
sera estimar cunta agua absorbe aproximadamente:Agua
Libre=748.8*(0.5-1.1)+977.8*(0.2-1.0)= -12.3 ltEntonces: Agua de
diseo: a/c= = 0.520.52 sera la verdadera relacin agua-cemento en el
tercer diseoRelacion Agua-cemento: a/c=0.48 Proporciones en
volmenes de los Agregados5.5=2.9*rA+7.5*rP5.5=2.9*rA+7.5*(1-rA)rA=
43.48%rP= 56.52%
Cemento= 203/0.48=422.9kg
Volmenes absolutos (m3)Cem = 422.9/3150 = 0.134Agua = 203/1000 =
0.203Aire = 15%(1) = 0.060 = 0.134+0.203+0.060=0.397 m3Vabs
(Agregados)=0.603 m3Arena = (0.603)* 43.48% = 0.262 m3Piedra =
(0.603)* 56.52%= 0.341 m3Peso SecoArena = (0.262)* 2640 = 691.6
kgPiedra = (0.341)* 2680= 913.9 kg
Diseo para 1m3 ( pesos secos) (kg)Cem = 422.9 Agua = 203Arena =
691.6Piedra = 913.9Aditivo= 0.428
Correcciones por humedadAh=691.6*(1+0.5/100)=695.1
kgPh=913.9*(1+0.2 /100)=915.7 kgAgua Efectiva=
691.6*(1.5-1.10)+913.9*(0.2-1.0)= - 11. 5 lt
Diseo obra para 1m3 (kg)Cem = 422.9 Agua = 214.5Arena =
695.1Piedra = 915.7Aditivo= 0.428 PU= 2249 kg/m3
Para una tanda de 0.02 m3 Cem = 8.46 kgAgua = 4.29 ltArena =
13.90 kgPiedra = 18.31 kgAditivo= 8.6 g
Resultados:Slump: 2.75%Aire Atrapado=3.0%Fc14=303.83 kg/cm2
ProbetaResistencia a Compresin (14dias)(kg/cm2)Tipo de falla
1305D
2307D
3302D
4299E
5302D
6308D
Relacin Agua-cemento: a/c= 0.57 Cemento= 203/0.57= 356.1 kg
Volmenes absolutos (m3)Cem = 356.1/3150 = 0.113Agua = 203/1000 =
0.203Aire = 15%(1) = 0.060 = 0.129+0.203+0.060=0.376 m3Vabs
(Agregados)=0.624 m3Arena = (0.624)* 43.48% = 0.271 m3Piedra =
(0.624)* 56.52%= 0.353 m3Peso SecoArena = (0.271)* 2640 = 715.4
kgPiedra = (0.353)* 2680= 946.0 kg
Diseo para 1m3 ( pesos secos) (kg)Cem = 356.1 Agua = 203Arena =
715.4Piedra = 946.0Aditivo= 0.428
Correcciones por humedadAh=715.4*(1+0.5/100)=719.0
kgPh=946.0*(1+0.2 /100)=947.9 kgAgua Efectiva=
715.4*(1.5-1.10)+946*(0.2-1.0)= - 11. 9 lt
Diseo obra para 1m3 (kg)Cem = 356.1 Agua = 214.9Arena =
719.0Piedra = 947.9Aditivo= 0.428 PU= 2238 kg/m3
Para una tanda de 0.02 m3 Cem = 7.12 kgAgua = 4.30 ltArena =
14.38 kgPiedra = 18.96 kgAditivo= 8.6 g
Resultados:Slump: 2.75%Aire Atrapado=4.1%Fc14=278
kg/cm2ProbetaResistencia a Compresin (14dias)(kg/cm2)Tipo de
falla
1276D
2275D
3286D
4272E
5280D
6279D
CUARTO DISEO
Para un a/c= 0.54
Por tabla tenemos el peso unitario de agua:Agua= 193 L
equivalente a Agua= 0.193 m3
Entonces el cemento:Cemento= 357 Kg. equivalente a Cemento=
0.113 m3
Por especificacin y teniendo el P.E de la fibra:Fibra= 0.0006m3
El aire total por tabla:Aire= 0.015m3
Hallamos el volumen de agregados:Vol. Agr. = 1 m3- 0.015 m3
-0.0006 m3 - 0.113 m3 0.193 m3 = 0.6784 m3
Tambin teniendo en cuenta que el porcentaje en volumen de fino:
grueso hallamos el volumen de cada uno de los agregados:
Arena= 0.2985 m3 equivalente a Arena= 788KgPiedra= 0.3799
m3equivalente a Piedra= 1018Kg
Corregimos por humedad y absorcin:OBRA:Ce= 357kgAg= 193.6 KgAr=
801 KgPi= 1023 KgFibra= 0.6 KgPU concreto = 2375 Kg/m3
Ahora como vamos a calcular los pesos para una viga de 15cm x
15cm x 54cm, claro que vamos a aumentar ms concreto dado a la
prdida en la mezcladora:
Volumen= 0.15x0.15x0.54 = 0.01215 m3 consideraremos 0.015 m3,
entonces los pesos de cada material:Ce= 5.35 kgAg= 2.9 kgAr= 12.01
kgPi= 15.34 kgFibra= 9 g
Luego lo desmoldamos y ponemos a curar por 7 das.Luego lo
sacamos y dejamos secar para ensayarlo.
Tomamos las medidas de la viga en cada lado:
LargoAnchoAlto
53.615.6415.65
53.415.6815.46
Luego hacemos el ensayo de flexin:
La carga de rotura nos da 3400 kg
Entonces el Mdulo de rotura es:
Basndonos en la siguiente tabla de resistencia media a la
compresin:Edad del concreto3 das7 das28 das90 das360 das
Concreto de endurecimiento normal0.400.651.001.201.35
Es decir, a los 3 das su resistencia ser del orden del 40% de la
que tendr a los 28 das; a los 7 das, del 65%, etc.
Dado que la anterior tabla slo proporciona valores a edades muy
concretas, se puede recurrir a otras normativas para establecer la
evolucin de la resistencia con el tiempo. En este sentido, tomando
la expresin facilitada por el Cdigo Modelo CEB-FIP 1990 se
tiene:
Donde: S: depende del tipo de cemento, para nuestro caso ser
0.25J: nmero de diasPara j= 14 diasB=0.90Para j=7 diasB=0.78De las
tablas con los valores de fc a los 7, 14 y 28 das, obtenemos
mediante esta relacin los faltantes (tericamente)ProbetaResistencia
a Compresin (7dias)(kg/cm2)Resistencia a Compresin
(14dias)(kg/cm2)Resistencia a Compresin (28 das) (kg/cm2)
1183212235
2180208231
3189218242
4204236262
5205237263
6202233259
1205237263
2201232258
3206208264
4211243270
5212245272
6215248275
1250288320
2248286318
3250289321
4248286318
1264305339
2266307341
3262302336
4259299332
5262302336
6277308342
1239276307
2239275306
3248286318
4236272302
5243280311
6242279310
Para las diferentes elaciones de Agua-cemento del tercer diseo,
podemos una curva que nos d con precisin la Resistencia a compresin
luego de 28 dias para cualquier valor a/c.N diseoRelacion
a/cResistencia a Compresin Promedio (28 das) (kg/cm2)
3.10.52319.3
3.20.48337.7
3.30.57309.0
BIBLIOGRAFIA Jimnez Montoya P., Garca Meseguer A., Morn Cabr F.
Hormign Armado. 14edicin. Ed. Gustavo Gili. Barcelona, 2000.
Ministerio de Fomento. EHE. Instruccin de Hormign Estructura
EHE-08l. Ed. Centro de Publicaciones de la Secretara Tcnica del
Ministerio de Fomento. Madrid, 2008.
Diseo del Concreto, Ing. Rivva lopez
CONCLUSIONES Las tablas de diseo sirven solo como base, nosotros
podemos hacer variar la relacin a/c de acuerdo a nuestra
experiencia y para una mejor trabajabilidad.
En nuestros dos primeros diseos, la resistencia a la compresin a
los 28 das alcanza valores inferiores a 275 kg/cm2, esto debido a
que la relacin a/c que usamos era demasiado elevada (a/c=0.70).
El mtodo de volmenes absolutos es ms preciso que el mtodo por
peso unitario, ya que en este ltimo tomamos como base un concreto
ya diseado previamente.
Las condiciones climticas pueden hacer variar considerablemente
los porcentajes de humedad y absorcin de los agregados, para esto
debemos hacer estos ensayos tiempo antes de disear el concreto.
Se comprueba que los aditivos reductores de agua aumentan el
slump.
El mdulo de rotura es cerca del 10 a 0% de la resistencia a la
compresin.
TERCERA PARTE: ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS DEL CONCRETOI.
INTRODUCCIN.
Histricamente, se han llamado Pruebas no destructivas porque
algunas de las primeras pruebas no daaron al concreto. Sin embargo
al pasar los aos, los nuevos mtodos han establecido ese resultado
como un dao local superficial. Por lo tanto, la terminologa de
Pruebas in situ se utiliza como categora general la cual incluye
los mtodos que no alteran al concreto y los que dan lugar a dao
menor de la superficie.
La caracterstica importante de estas pruebas es que miden las
caractersticas del concreto en una estructura. En el presente
captulo, la aplicacin principal, de las pruebas sobre el terreno,
es estimar la fuerza compresiva del concreto. In situ las pruebas,
se pueden utilizar para estimar la resistencia del concreto durante
la construccin. Pueden tambin ser utilizadas para estimar la
resistencia del concreto durante la evaluacin de estructuras
existentes. Estas dos aplicaciones requieren estudios levemente
diversos, as que este captulo se separa en secciones que se ocupan
de la nueva y la construccin existente.
Se conocen una variedad de tcnicas para estimar la resistencia
del concreto in situ. En este captulo no se hace ninguna tentativa
de repasar todos estos mtodos; solamente aquellos mtodos que han
sido establecidos por una compilacin de estndares en lo referente a
ensayos del concreto in situ no destructivos.
NECESIDAD DE PRUEBAS IN SITU DURANTE LA CONSTRUCCIN
Por ms de 70 aos en la prctica norteamericana, la prueba lo ms
extensamente posible usada para el concreto, ha sido la prueba de
compresin del cilindro estndar. El mtodo de prueba es relativamente
fcil de realizar en trminos del muestreo, preparacin de especmenes,
y determinacin de la fuerza. Cuando se realiza correctamente, esta
prueba tiene una baja variacin de resistencia dentro del
laboratorio, y por lo tanto se presta fcilmente para ser utilizada
como estndar.
La fuerza compresiva que se obtiene as es modificada por
factores especificados y utilizada para verificar las fuerzas
nominales de miembros estructurales. Este valor de fuerza es, por
lo tanto, un parmetro esencial en cdigos de diseo. La prueba se
utiliza principalmente como base para el control de calidad para
asegurar que los requerimientos del proyecto estn asegurados. No es
pensada para determinar la fuerza sobre el terreno del concreto,
puesto que no se tienen en cuenta ninguno de los efectos de
colocacin, compactacin, o curado.
Por ejemplo, es inusual para el concreto en una estructura tener
las mismas caractersticas que un cilindro estndar - curado en la
misma edad de ensayo. Adems, desde entonces los cilindros estndar -
curado se prueban generalmente a una edad de 28 das, no pueden ser
utilizados para determinar si la fuerza adecuada existe en edades
tempranas para el retiro seguro del encofrado o de la aplicacin de
post - tensado.
El concreto en porciones de una estructura, tales como columnas,
puede desarrollar la fuerza igual a la fuerza estndar del cilindro
de 28 das para el momento en que se sujete a las cargas de clculo.
Sin embargo, el concreto en los miembros ms flexibles y ms pre -
esforzados no desarrolla su fuerza de 28 das, antes que requieran
los miembros validar porcentajes grandes de sus cargas de clculo.
Por estas razones, en las pruebas in situ es necesario determinar
la resistencia del concreto en las localizaciones crticas en una
estructura y ocasionalmente cuando las operaciones son cruciales en
la programacin de la construccin.
Tradicionalmente, ha sido obtenida una cierta medida de la
fuerza del concreto en la estructura usando los cilindros curados
in situ. stos supuestamente se curan en obra bajo las mismas
condiciones que el concreto en la estructura. Sin embargo, la
fuerza medida de los cilindros curados in situ es a menudo
perceptiblemente diferente de la fuerza sobre el terreno porque es
difcil, y a menudo imposible, tener la sangra idntica, la
compactacin, y tener las mismas condiciones de curado para el
concreto en cilindros que para el concreto en estructuras. Los
especmenes curados in situ tambin se prestan a errores debido a la
direccin incorrecta o al almacenaje inadecuado, que puede generar
datos errados para las operaciones crticas.
Para resolver horarios rpidos en la construccin, aplicacin de
post- tensado, fin de curado, y el retiro de encofrados, y
permitirle proceder con seguridad a estas operaciones, es necesario
el uso de pruebas in situ, confiables para determinar la
resistencia del concreto sobre el terreno. La necesidad de tal
informacin de la resistencia es acentuada por varios incidentes de
la construccin que se habran podido prevenir si se hubiesen
realizado las pruebas en el terreno.
ENSAYOS EN UNA CONSTRUCCIN EXISTENTE
Se requieren estimaciones confiables de la fuerza del concreto
sobre el terreno para la evaluacin estructural de estructuras
existentes; histricamente, las fuerzas sobre el terreno han sido
estimadas probando los especmenes, resultado de la perforacin de la
estructura. Las pruebas in situ pueden suplir la base y permitir
una evaluacin ms econmica del concreto en la estructura.
II. REVISIN DE MTODOS
El objetivo de las pruebas in situ es estimar caractersticas del
concreto en la estructura. La caracterstica deseada es muy a menudo
la fuerza compresiva. Para hacer una estimacin de la fuerza, es
necesario tener un lazo conocido entre el resultado de la prueba in
situ y la fuerza del concreto. Para una construccin en ejecucin,
este lazo se establece generalmente empricamente en el
laboratorio.
Para la construccin existente, el lazo es establecido
generalmente realizndose estas pruebas in situ en las
localizaciones seleccionadas en la estructura y determinando la
fuerza de los especmenes obtenidos de las perforaciones de
localizaciones adyacentes.
Figura 1: Diagrama esquemtico de valores de Resistencia.
La Figura. 1 es un diagrama esquemtico de un lazo de la fuerza,
en las cuales la fuerza compresiva del cilindro se traza en funcin
del resultado de la prueba in situ. Este lazo sera utilizado para
estimar la fuerza del concreto en una estructura basada en el valor
del resultado de la prueba in situ obtenido de probar la
estructura.
La exactitud de la prediccin de la fuerza depende directamente
del grado de correlacin entre la fuerza del concreto y de la
calidad medida por la prueba in situ.
El propsito de este captulo es explicar los principios
subyacentes del uso de estos mtodos, e identificar los factores,
con excepcin de la fuerza del concreto, que pueden influenciar los
resultados de la prueba. La informacin de fondo adicional sobre
estos mtodos est disponible en las siguientes referencias.
Discutiremos los mtodos siguientes:
- Prueba del martillo de rebote.- Prueba de Resistencia a la
penetracin- Prueba de la extraccin.- Prueba de la Ruptura-
Velocidad de pulsos ultrasnicos.- Extraccin de ncleos- Cilindros
moldeados en el lugar
1.- PRUEBA DEL MARTILLO DE REBOTE (ASTM C 805)
Se han hecho muchos intentos de crear pruebas no destructivas,
pero muy pocas de ellas han sido realmente exitosas. Un mtodo para
el que se ha encontrado aplicacin prctica dentro de un campo
limitado es la prueba del martillo de rebote, desarrollada por
Ernst Schmidt. Tambin se conoce como la prueba de martillo de
impacto o Esclermetro.
Figura 2: Representacin de ensayo con el Martillo de Rebote.
La prueba est basada en el principio de que el rebote de una
masa elstica depende de la dureza de la superficie sobre la que
golpea la masa. En la prueba del martillo de rebote, una masa
impulsada por un resorte tiene una cantidad fija de energa que se
le imprime al extender el resorte hasta una posicin determinada;
esto se logra presionando el mbolo contra la superficie del
concreto que se quiere probar. Al liberarlo, la masa rebota del
mbolo que an est en contacto con el concreto y la distancia
recorrida por la masa, expresada como porcentaje de la extensin
inicial del resorte, es lo que se llama nmero de rebote y es
sealado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El
nmero de rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la
energa almacenada en el resorte y del volumen de la masa.
Figura 3
El martillo tiene que utilizarse sobre una superficie plana, de
preferencia cimbrada; por lo tanto, no es posible probar concreto
de textura abierta. Las superficies llanadas deben frotarse hasta
que queden lisas. Cuando el concreto a prueba no forma parte de una
masa mayor, debe sujetarse firmemente, pues los golpes durante la
prueba pueden dar como resultado una disminucin del nmero de rebote
registrado. La prueba es sensible a variaciones locales en el
concreto; por ejemplo una partcula grande de agregado
inmediatamente debajo del mbolo dara como resultado un nmero de
rebote anormalmente elevado; por el contrario, la presencia de un
vaco en el mismo lugar dara un resultado demasiado bajo. Por esta
razn, es recomendable tomar 10 o 12 lecturas bien distribuidas en
el rea puesta a prueba y considerar un valor promedio como
representativo del concreto. El error estndar de la media es ms
elevado que cuando la resistencia se determina mediante la prueba
de compresin, pero el ahorro en esfuerzo, tiempo y costo es
considerable.
El mbolo siempre debe estar en posicin normal respecto a la
superficie del concreto a prueba, pero la posicin del martillo
respecto a la vertical afecta el nmero de rebote. Esto se debe a la
accin de la gravedad sobre el recorrido de la masa en el martillo.
As pues, el nmero de rebote de un piso ser menor que el de una viga
peraltada, y las superficies inclinadas y verticales rendirn
valores intermedios.
La prueba determina, en realidad, la dureza de la superficie del
concreto y, aunque no existe una relacin especial entre la dureza y
resistencia del concreto, puede determinarse relaciones empricas
para concretos similares curados de tal manera, que tanto las
superficies probadas con el martillo y las regiones centrales, cuya
resistencia es lo importante, tengan la misma resistencia. Los
cambios que afectan slo a la superficie del concreto, tales como el
grado de saturacin en la superficie o la carbonizacin, seran
engaosos en lo que respecta a las propiedades del concreto dentro
de la estructura. (Ver Figura 4).
Figura 4: Relacin entre la resistencia la compresin de los
cilindros y el nmero de rebote, para lecturas del martillo en
posicin horizontal y vertical, sobre una superficie de concreto
hmeda y seca.
El tipo de agregado empleado afecta el nmero de rebote, (Ver
Figura 5) por lo que la relacin entre el nmero de rebote y la
resistencia debe determinarse experimentalmente para cada concreto
utilizado en la obra.
Se puede observar, entonces, que la prueba es slo de naturaleza
comparativa, y que las aseveraciones de los fabricantes acerca de
que el nmero de rebote puede convertirse directamente en un valor
de la resistencia a la compresin no estn justificadas.Figura 5:
Relaciones entre la resistencia a la compresin y el nmero de rebote
en cilindros elaborados con distintos agregados. Las lecturas se
han tomado en el costado de un cilindro con el martillo en posicin
horizontal.2.- PRUEBA DE RESISTENCIA A LA PENETRACION (ASTM C
803)
Una prueba conocida comercialmente como la prueba de la sonda de
Windsor calcula la resistencia del concreto a partir de la
profundidad de la penetracin de una varilla metlica impulsada por
una carga estipulada de plvora. El principio en que se funda es
que, para condiciones estndar de prueba, la penetracin es
inversamente proporcional a la resistencia a la compresin del
concreto, pero la relacin depende de la dureza del agregado. As
pues, tiene que determinarse la dureza del agregado en la escala de
Mohs, pero esto no representa dificultad alguna.
Figura 6 a: Instrumentos para ensayo Prueba de Penetracin.
Figura 6.b, c, d: Mecanismos de ensayo prueba de Penetracin.
Existen grficas de resistencia contra penetracin (o longitud
expuesta de la sonda) para agregados con dureza de 3 y 7 de la
escala de Mohs, pero, en la prctica, la resistencia a la penetracin
debe estar correlacionada con la resistencia a la compresin de
muestras estndar para pruebas. En la figura 7 se muestra una
relacin comn. Debe recordarse que la prueba mide bsicamente la
dureza y que no puede proporcionar valores de resistencia absolutos
aunque es muy til para determinar la resistencia relativa, es decir
para hacer comparaciones.
Figura 77: Relacin entre la longitud expuesta de la sonda y la
resistencia de cubos aserrados de 152 mm ala edad de 35 das.
Las sondas se introducen en grupos de tres, cercanos entre s, y
se emplea la penetracin promedio para calcular la resistencia. La
prueba de resistencia a la penetracin puede considerarse casi no
destructiva, ya que el dao causado al concreto por las sondas de
6.3 mm slo es local, y queda la posibilidad de volver a ensayar en
las reas cercanas.
An no se dispone de la evaluacin completa de la prueba, ya que
no se ha aplicado extensamente, pero se dispone de un mtodo de ASTM
C 803. Es probable que la prueba de la resistencia a la penetracin
llegue a sustituir en menos en parte, a la prueba del martillo de
rebote, a la que es superior en muchos aspectos, ya que la medicin
no slo se lleva a cabo en la superficie del concreto, sino tambin a
profundidad: de hecho, la sonda fractura el agregado y comprime el
material dentro del cual se introduce.
3.- PRUEBA DE EXTRACCIN (ASTM C 900)
Es una prueba que mide, mediante un ariete de tensin, la fuerza
requerida para desprender una varilla de acero, con un extremo de
mayor seccin transversal previamente empotrada generalmente de 25
mm de dimetro ( vase Figura 8). Durante la operacin se extrae un
cono de concreto y la fuerza requerida para ello est relacionada
con la resistencia a la compresin del concreto original. La norma
ASTM C 900 prescribe el mtodo de prueba, pero an no se dispone de
informacin adecuada sobre la confiabilidad de la prueba.
Figura 8. : Representacin Esquemtica de la prueba a la
Extraccin
Figura 9: Equipo para la Prueba de Extraccin.
No obstante, en Dinamarca, la prueba de extraccin (conocida
comercialmente como Lok-test) ha sido aplicada exitosamente. Debido
a su forma, la varilla de acero se arranca adherida a un trozo de
concreto, ste ltimo de forma troncocnica. La resistencia a la
extraccin se calcula como la relacin de la fuerza de extraccin con
el rea idealizada del cono truncado. En realidad, el concreto est
sometido a tensin y a cortante, pero segn Malhotra la resistencia a
la extraccin calculada se aproxima mucho a la resistencia al
cortante del concreto.
La relacin de la resistencia a la extraccin con la resistencia a
la compresin disminuye ligeramente al incrementarse el nivel de
resistencia, pero para una resistencia dada, es independiente de la
edad (Ver Figura 10).
No es necesario llevar la prueba de la extraccin hasta su
trmino; es posible que baste con aplicar una fuerza determinada a
la varilla empotrada y, si no se desprende, suponer que existe la
resistencia dada.
Figura: 10. Relacin entre la resistencia a la compresin y la
resistencia a extraccin en cilindros estndar
De acuerdo con Malhotra la prueba de extraccin es superior a la
prueba del martillo de Schmidt y a la de resistencia a la
penetracin, pues la de extraccin implica mayor volumen y mayor
profundidad de concreto. El aspecto negativo es que hay la
necesidad de reparar el concreto. Adems, las varillas para la
prueba deben situarse antes del vaciado, por lo que la prueba debe
ser planeada de antemano. Recientemente se ha intentado desarrollar
una prueba de extraccin empleando un elemento de acero fijado en un
agujero taladrado en el concreto endurecido.
Estn proliferando las pruebas que implican la remocin de un
fragmento del concreto. En la prueba de desprendimiento es posible
determinar la resistencia del concreto a la flexin en una seccin
transversal circular paralela a la superficie del concreto. La
seccin est formada por un tubo endurecido en el concreto fresco. Se
utiliza un gato para aplicar una fuerza transversal al elemento que
se va a romper. Se ha obtenido una buena correlacin con el mdulo de
ruptura, pero la resistencia al desprendimiento es ms elevada. Se
asegura que esta prueba es particularmente til en concreto joven,
pero la variabilidad es considerable. Asimismo, hay dificultades
para introducir el tubo en la mezcla rgida.
Un logro de los ingleses es una prueba de extraccin en la que se
emplea un ancla de cua sometida a torsin; la torsin mxima parece
estar relacionada con la resistencia a la comprensin del
concreto.
4.- PRUEBA DE RUPTURA (ASTM C 1150)
La prueba de Ruptura muestra las medidas de la fuerza requerida
para cortar una base cilndrica de una masa de concreto ms grande
(Johansen 1979). Se utilizan la fuerza medida y un lazo
preestablecido de la fuerza para estimar la fuerza compresiva sobre
el terreno. Los procedimientos estndares para usar este mtodo se
dan en ASTM C 1150.
Un diagrama esquemtico de la prueba de ruptura se muestra en
Figura 11. Para una nueva construccin, la base es formada
insertando una funda plstica en la superficie del concreto fresco.
Las fundas tambin se pueden asociar a las caras del encofrado y
luego llenar durante la colocacin del concreto.
Figura 11: Esquema de funcionamiento del Ensayo de la Prueba de
Ruptura.
Alternativamente, los especmenes de la prueba se pueden preparar
en concreto endurecido usando un dgito binario especial de la base
para cortar la base y el alesaje contrario. As la prueba de ruptura
puede ser utilizada para evaluar el concreto en la nueva y
existente construccin.
Cuando debe ser estimada la fuerza compresiva sobre el terreno,
se quita la funda, y un gato especial de carga se coloca en el
alesaje contrario. Una bomba provee el lquido hidrulico al gato que
aplica una fuerza horizontal a la tapa de la base segn lo mostrado
en la Figura 11.
La reaccin a la fuerza horizontal es proporcionada por un anillo
que lleve contra el alesaje contrario.
La fuerza en la base es aumentada gradualmente funcionando la
bomba hasta la ruptura del espcimen en su base. La presin del
lquido hidrulico se mide a travs de una galga de presin que tiene
un indicador que logra mostrar la mxima presin alcanzada durante la
prueba. La lectura mxima de la galga de presin en unidades de
barras (1 barra = 0,1 MPa (14,5 Psi) se llama Ruptura del
Concreto.
Para reducir la interferencia entre la funda, el tamao mximo del
agregado en el concreto se limita a una fraccin del dimetro de la
funda. Segn ASTM C 1150, la prueba de ruptura no se recomienda para
el concreto que tiene un agregado grueso con tamao mximo nominal
mayor de 1 pulg. (25 milmetros).
Hay evidencia de que la variabilidad de los resultados de la
prueba de ruptura se ve influenciada por los aumentos en los tamaos
de agregados ms grandes La insercin de la funda se debe realizar
cuidadosamente para asegurar la buena compactacin alrededor de la
funda y de un mnimo de disturbio en la base del espcimen
formado.
Algunos problemas han estado sealados en proteger las fundas de
la flotacin de las mezclas de concreto muy fluidas (Naik et el al.
1987). As como la prueba de la extraccin, la prueba de la ruptura,
hace referencia acerca de la aplicacin de la fuerza y aduce que
esta fuerza debe ser aplicada muy lentamente para tomar las
caractersticas estticas de la fuerza del concreto.
La base se carga como voladizo, y el concreto en la base del
espcimen est conforme a una combinacin de flexin y del esquileo. En
el trabajo temprano de (Johansen 1979), los resultados de la prueba
de ruptura fueron sealados como la fuerza de rompimiento, computada
como la tensin flexional en la base del espcimen que corresponda a
la ltima fuerza que se aplic a la base. Este acercamiento requiri
una curva de calibracin para convertir lo ledo en la galga de
presin para una fuerza, y asumi que la distribucin de la tensin se
podra calcular por una frmula de flexin simple.
En ASTM C 1150, la fuerza flexional no se computa, y el nmero de
la ruptura (lectura de la galga de presin) se relaciona
directamente con la fuerza compresiva. Este acercamiento simplifica
anlisis de datos, pero sigue siendo esencial calibrar el
instrumento que ser utilizado para ensayar la estructura, para
asegurar que las lecturas de la galga correspondan a las fuerzas
reales aplicadas a los especmenes.
Ha estado sealado que la fuerza de flexin computada basada en la
prueba de ruptura es cerca de 30% mayor que el Mdulo de Ruptura
obtenido por la Prueba de la Viga Estndar (Johansen 1979; Yener y
Chen 1985).
Se ha encontrado que las relaciones entre la fuerza de Ruptura y
la fuerza a la compresin no son lineales (Johansen 1979, Barker y
Ramrez 1988), por tanto esto, est de acuerdo con la prctica que
generalmente relaciona el Mdulo de Ruptura del concreto con una
potencia de la Fuerza a la compresin.
Tambin se ha encontrado que el lazo entre la fuerza de ruptura y
el mdulo de ruptura puede ser ms incierto que entre la fuerza de
ruptura y la fuerza compresiva (Barker y Ramrez 1988).
La prueba de ruptura se ha utilizado con xito en una variedad de
proyectos de construccin en los pases escandinavos, (Carlsson et el
al. 1984). Adems de su uso para estimar la fuerza compresiva sobre
el terreno, el mtodo tambin se ha utilizado para evaluar la fuerza
en enlace entre el concreto y los materiales de recubrimiento
(Dahl- Jorgenson y Johansen 1984).
5.-VELOCIDAD DE PULSOS ULTRASONICOS (ASTM C 597)
Las pruebas tradicionales de resistencia del concreto se
practican sobre especmenes especialmente preparados que, por su
forma, no son verdaderamente representativos del concreto de la
estructura real. Prueba de esto es que el grado de compactacin del
concreto de la estructura no se refleja en los resultados de la
prueba de resistencia, y no es posible determinar si la resistencia
potencial de la mezcla, como lo indica la prueba del cilindro o del
cubo, se ha desarrollado en realidad. Ciertamente es posible cortar
una muestra de la misma estructura, pero esto da necesariamente
como resultado el dao al elemento afectado; adems, este
procedimiento es demasiado costoso para aplicarlo como mtodo
estndar.
Figura 12: Se presenta el instrumento que toma los pulsos de
Ultrasonido.
Por estas razones, se ha intentado medir de manera no
destructiva alguna propiedad fsica del concreto relacionada con su
resistencia. Se ha tenido mucho xito con la determinacin de la
velocidad de ondas longitudinales en el concreto. No existe ninguna
relacin especial entre esta velocidad y la resistencia del
concreto, pero, en condiciones especficas, las dos cantidades se
relacionan directamente. El factor comn es la densidad del
concreto: un cambio en la densidad del concreto da como resultado
un cambio de la velocidad de pulso. De manera similar en una mezcla
dada, la relacin de la densidad real con la densidad potencial
(bien compactada) y la resistencia resultante se relacionan
estrechamente. As pues un descenso en la densidad causado por un
incremento en la relacin agua cemento debe disminuir tanto la
resistencia la compresin como la velocidad de un pulso a travs de
ste.
La prueba ultrasnica de la velocidad del pulso, segn lo
prescrito en ASTM C 597, determina la velocidad de la propagacin de
un pulso de energa vibratoria a travs de un miembro de concreto. El
principio operacional del equipo moderno de prueba se ilustra en la
Figura 13. Un transductor enva una onda de corta-duracin, seal de
alto voltaje a un transductor de recepcin, haciendo el transductor
vibrar en su frecuencia resonante. En el comienzo del pulso
elctrico, se enciende con un temporizador electrnico. Las
vibraciones del transductor se transfieren al concreto a travs de
un lquido viscoso como acoplador.
Figura 13: Esquema del equipo de ensayo de pulsos
ultrasnicos
Figura 14: Esquema de ensayo.
El pulso vibratorio viaja a travs del miembro y es detectado por
un transductor de recepcin juntado a la superficie opuesta del
concreto. Cuando se recibe el pulso, el temporizador electrnico se
da vuelta y se visualiza el tiempo transcurrido del recorrido.
La longitud de camino directa entre los transductores se divide
por el tiempo del recorrido para obtener la velocidad del pulso a
travs del concreto. Es tambin posible medir la atenuacin del pulso
ultrasnico pues viaja del transmisor al receptor. (Teodoru
1988).
6.-CILINDROS MOLDEADOS IN SITU. (ASTM C 873)
Esta es una tcnica para obtener especmenes cilndricos de
concretos de losas recientemente vaciadas sin la necesidad de
perforar para obtener muestras. El mtodo se describe en ASTM C 873
e implica el usar un molde, segn lo ilustrado en la figura 15.
La funda externa se clava al encofrado y se realiza esto para
utilizar un molde cilndrico. La funda se puede ajustar segn los
diversos espesores de la losa. Se llena cuando se vaca el concreto
en la losa, y el concreto en el molde se permite curar junto con la
losa.
El objetivo de la tcnica es obtener una muestra de prueba que se
ha sujetado a la misma historia termal que el concreto en la
estructura. Cuando se desea saber la fuerza sobre el terreno, el
molde se quita de la funda y se elimina del cilindro de concreto.
El cilindro se cpsula y se prueba en la compresin.
Para los casos en los cuales la relacin de transformacin de la
longitud-dimetro de los cilindros es menos de dos, las fuerzas
compresivas medidas necesitan ser corregidas por los factores en
ASTM C 42.
Figura 15: Esquema de ensayo para cilindros moldeados in
situ.
5.- MTODOS COMBINADOS
El trmino Mtodo combinado se refiere al uso de dos o ms mtodos
sobre el terreno como una prueba para estimar la fuerza del
concreto. Combinando resulta ms de una prueba sobre el terreno, se
puede establecer una correlacin multi-variable para estimar la
fuerza.
Los mtodos combinados estn sealados para aumentar la
confiabilidad de la fuerza estimada. El concepto subyacente es que
si los dos mtodos son influenciados de diversas maneras por el
mismo factor, su uso combinado da lugar a un efecto que cancela
esto y que mejore la exactitud de la fuerza estimada.
Por ejemplo, un aumento en velocidad del pulso por los aumentos
del contenido de agua pero disminuye el nmero del rebote. Los
mtodos combinados fueron desarrollados y se han utilizado en Europa
Oriental para evaluar la fuerza del concreto en las construcciones
existentes o en los elementos prefabricados. (Facaoaru; Teodoru
1986, 1988).
Las combinaciones tales como velocidad del pulso y nmero de
rebote (o velocidad del pulso, nmero del rebote, y atenuacin del
pulso) han sido reportados a dar lugar a lazos de fuerza con
coeficientes de correlacin ms altos que cuando los mtodos son
utilizados individualmente. Sin embargo, las mejoras han sido por
lo general, solamente marginales. (Tanigawa et el al. 1984; Samarin
y Dhir 1984; Samarin y Meynink 1984; Teodoru 1988).
Se acenta que la combinacin de mtodos no es un extremo en s
mismo. Un mtodo combinado se debe utilizar en esos casos donde est
la manera ms econmica de obtener una estimacin confiable de la
fuerza del concreto (Leshchinsky 1991). En Norteamrica, el uso de
mtodos combinados ha despertado poco inters entre investigadores y
mdicos. Como resultado, no ha habido esfuerzos de desarrollar los
estndares de ASTM para su uso.
6. RESUMEN
Se han repasado los mtodos que se pueden utilizar para estimar
la fuerza del concreto in situ. Mientras que se han propuesto otros
procedimientos (vase Malhotra 1976; Bungey 1989; Malhotra y Carino
1991), la discusin se ha limitado a esas tcnicas que se han
estandarizado por los mtodos de prueba de ASTM.
Tabla 1.- Funcionamiento relativo acerca de las pruebas in
situ
La tabla 1 resume el funcionamiento relativo acerca de las
pruebas in situ discutidas en este captulo en trminos de la
exactitud de la fuerza y de la facilidad de empleo. La tabla tambin
indica los mtodos que son aplicables a la nueva construccin y los
que son aplicables a la construccin existente.Generalmente, esos
mtodos que requieren el empotramiento de la dotacin fsica se
limitan para ser utilizados en la nueva construccin. Un mtodo de
prueba que tiene una entrada de " + + " significa que el mtodo es
relativamente fcil de utilizar o que da lugar a estimaciones ms
exactas de fuerza, comparados con un mtodo de prueba que tena una
entrada de " +.
En general, esas tcnicas que implican la proyeccin de las
localizaciones de la prueba y el empotramiento de la dotacin fsica
requieren ms esfuerzo para utilizarse. Sin embargo, esos mtodos
tambin tienden a dar estimaciones ms confiables de fuerza.
Estos mtodos se basan en medir una caracterstica del concreto
que lleve un cierto lazo con la fuerza. La exactitud de estos
mtodos, en parte, es determinada por el grado de correlacin entre
la fuerza y la cantidad fsica medida por la prueba sobre el
terreno. Para la evaluacin apropiada de los resultados de la
prueba, el utilizador debe estar enterado de esos factores con
excepcin de la fuerza del concreto que puede afectar los resultados
de la prueba.
7.- APORTE ADICIONAL AL CAPITULO
7.1.- EXTRACCION DE NCLEOS
Es considerada la prueba ms concluyente para determinar la
resistencia a compresin de un concreto. Consiste en una broca
cilndrica hueca en cuyo extremo van engastados cristales de
diamante y que por abrasin desgasta el material circundante.
Existen no obstante una serie de factores que pueden influir sobre
la determinacin de la resistencia, encontrndose entre otros:
Dimetro del ncleo: Con el fin de disminuir la preponderancia del
agregado grueso en la superficie de falla, se estipula que el
dimetro del ncleo debe ser por lo menos tres veces el tamao mximo
del agregado. La dispersin de resultados es menor en la medida en
que aumenta el dimetro del ncleo.
Relacin longitud / dimetro o de esbeltez e Se busca que esta sea
en lo posible lo ms cercana a 2, reconociendo que valores mayores
de ella disminuyen los valores de resistencia a compresin
determinados y viceversa. Parece ser que la resistencia del
concreto tambin influye, haciendo que sean diferentes los factores
de correccin por esbeltez (para hacer comparables los resultados
con los obtenidos en cilindros estandarizados), como tambin las
condiciones de curado.
Las normas britnicas establecen las siguientes frmulas para
calcular factores de correccin en ncleos, dependiendo del sentido
de extraccin, con el fin de correlacionar con resistencias en cubos
estndar:
2.5 / (1.5 + (1/ e)) sentido horizontal2.3 / (1.5 + (1/ e))
sentido vertical: Relacin de Esbeltez (1 / e)
Figura 16: Se muestra equipo de ensayo con una porcin de muestra
extrada.
Presencia de armadura dentro del ncleo: En lo posible no deben
extraerse ncleos conteniendo armadura. En caso de ser necesario, su
efecto es mnimo si su direccin es perpendicular a la de aplicacin
de la carga de ensayo, pero muy importante, llegando a ser invlidos
los resultados, cuando se halla paralela a esta.
Direccin de extraccin respecto a la de fundida: Debido al
fenmeno de exudacin osangrado existen diferencias si los ncleos son
extrados en direccin horizontal o vertical. En general, son menores
las resistencias de ncleos extrados en direccin horizontal
(perpendicular a la direccin de fundida) que en direccin vertical,
en valores aproximados de un 10%).
Altura de extraccin respecto a la del elemento, dimensiones y
tipo de estructura:Resulta lgico que se presenten variaciones de
resistencia de un elemento de concreto con su altura, debido
principalmente a la presin que ejerce el material colocado por
encima de ese punto. No obstante, la distribucin de presiones no
muestra una variacin lineal, sino que en elementos con altura
considerable la variacin es de tipo parablico, con los valores
mayores a h/4 o h/3. Tambin la relacin superficie / volumen ndice
en la velocidad de evaporacin del agua y en el aumento de
temperatura por la mayor o menor velocidad de disipacin del calor
de hidratacin. Se afirma que la variacin de la resistencia por este
concepto puede ser hasta del 40%.
Condiciones de humedad antes y durante el ensayo: Dependiendo de
las condiciones de humedad a las que estar sometido el concreto en
la realidad, se prescribe que los ncleos sean conservados en agua
durante por lo menos 40 horas y ensayados hmedos en un caso o al
aire durante siete das y ensayados secos en el otro.
Investigaciones realizadas en nuestro medio muestran variaciones de
resistencia de 16% en promedio para un mismo concreto entre ambos
mtodos, llegando a alcanzar en ocasiones diferencias hasta de
30%.
7.2 Otros mtodos ms actualizados y variados.
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