Datos iniciales

Antes de comenzar el proceso de dosificación es fundamental conocer ciertos datos iniciales los cuales se relacionan con:

a) la estructura, b) los materiales y c) los registros estadísticos con mezclas similares. De esta forma se pueden clasificar las variables primordiales para el proyecto.

MÉTODO ACI (Dosificación del concreto)

CONDICIONES DE COLOCACIÓN ( ASENTAMIENTO)

Se debe definir la trabajabilidad de la mezcla, teniendo en cuenta para ello la formaleta a usar, el método de vibrado, la forma de transporte, la textura final y las necesidades de bombeo. Medir directamente la trabajabilidad de una mezcla no es fácil por lo que suele correlacionarse con otras características de la mezcla, una de las más usadas es la prueba de asentamiento según la norma NTC 396.

Dosificación Inicial Cálculo de la cantidad inicial de agua (W1) y del Porcentaje de aire atrapado (A1) Para la estimación del contenido inicial de agua y el porcentaje de aire atrapado, el ACI

recomienda utilizar como primera aproximación los resultados experimentales indicados en la tabla 4.

Cálculo del contenido inicial de cemento (C1)  Antes de calcular de manera explicita el contenido de cemento, debe obtenerse la relación agua- cemento

necesaria por resistencia (W/C)R para compararla con la necesaria por durabilidad (W/C)D y escoger la definitiva para el proyecto, con la cual se calcula el contenido de cemento.

Cálculo de la cantidad de agregado grueso inicial (G1)

El ACI, basado en estos resultados, recomienda ciertos volúmenes de agregado dependiendo de su tamaño máximo y del módulo de finura de la arena.

Mezclas de prueba (Correcc iones por humedad)

Dada la porosidad de los agregados, estos absorben agua que no alcanza a reaccionar con el cemento y que por ende no hace parte de la cantidad que se especifica en cada una de las dosificaciones obtenidas en los numerales anteriores. Es por esto que es necesario, a la hora de preparar cualquier mezcla, corregir las cantidades a medir según sea la cantidad de agua que posean los agregados y el grado de porosidad de los mismos. El no tener en cuenta esta precisión puede ocasionar variaciones de la relación agua cemento y de la trabajabilidad de la mezcla.

Dada la siguiente dosificación en masa:

Agua Cemento Finos GruesosW C F G

La corrección por humedad consiste en calcular nuevas cantidades de agua, agregado grueso y agregado fino según la humedad que posean estos últimos, evaluada según la NTC 1776, al momento de realizar la prueba, así: ● Cantidad de agua por metro cúbico de hormigón corregida por humedad (Wh)

Wh = W + F · ( haf - hf ) / 100 + G · ( hag - hg ) / 100 ● Cantidad de finos por metro cúbico de hormigón corregidos por humedad (Fh) 

Fh = F · ( 1 + hf / 100 ) ● Cantidad de gruesos por metro cúbico de hormigón corregidos por humedad (Gh) 

Gh = G · ( 1 + hg / 100 )

C O R R E C C I Ó N P O R A S E N TA M I E N TO Y D E N S I D A D D E L H O R M I G Ó N

Para corregir la dosificación inicial con el fin de que cumpla los requisitos trabajabilidad, es necesario realizar el ensayo de asentamiento (NTC 396), el cual debe complementarse con la prueba de densidad (NTC 1926) y con la prueba de contenido de aire (NTC 1926), ambos resultados son necesarios para realizar los primeros ajustes a la mezcla de prueba.

Segunda dosificación

Agua Cemento Finos Gruesos

W2 C2 F2 G2

DH = W2 + C2 + F2sss + G2sss

Antes de medir y mezclar los materiales para probar la resistencia deben hacerse las correcciones por humedad de los agregados

Correcciones por resistencia

 

Una vez realizada la prueba de resistencia a compresión (NTC 673) debe obtenerse el valor promedio de las probetas ensayadas (fcprom) así:

 

Fcprom = ( S fci ) / n

 Donde:

n: número de probetas

fci : Resistencia a la compresión a los 28 días de la probeta i

Tercera dosificación

Agua Cemento Finos Gruesos

W3 C3 F3 G3

Densidad = W3 + C3 + F3sss + G3sss

Antes de medir y mezclar los materiales para probar la resistencia deben hacerse las correcciones por humedad necesarias para los agregados esta dosificación debe probarse nuevamente por resistencia, realizando ensayos de compresión (NTC 673). Si cumple con los requisitos especificados al principio del presente numeral (diferencia entre la resistencia promedio y f´cr, menor al 5%) puede aceptarse como dosificación final. Si no cumple, se procede a su corrección, usando un procedimiento igual al detallado en este numeral.

METODO DEL MODULO DE FINEZA DE LA COMBINACION DE LOS AGREGADOS

(DOSIFICACION DEL CONCRETO)

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES CEMENTO

 Marca y tipo: Yura – Tipo IProcedencia: Cementos Yura - ArequipaDensidad relativa: 3.11 AGUA Red potable pública SEDAPAR – Arequipa 

AGREGADOS FINO GRUESO

Cantera Congata Congata

Perfil - Anguloso

Peso unitario suelto 1570 1590

Peso unitario compactado 1805 1670

Peso específico seco 2.900 2.810

Módulo de fineza 2.90 6.70

TMN - 3/4’’

% absorción 1.8 0.7

Contenido de humedad 8 3

 CARACTERISTICAS DEL CONCRETO Resistencia a la compresión especificada: 210 kg/cm2

Desviación estándar: 20 kg/cm2

Tipo de concreto: Superplastificado  CONDICIONES AMBIENTALES DE EXPOSICION Lugar de la obra: ArequipaTemperatura promedio: 20°CHumedad relativa: 80%Conclusiones de exposición: normales 

SOLUCIÓN Resistencia requerida:En nuestro caso la resistencia requerida será:f’cr=f’c + 1.34Ds f’cr=236.8 kg/cm2

 

f’cr=f’c + 2.33Ds -35f’cr=221.6 kg/cm2

 Tamaño nominal máximoDe especificaciones TMN= ¾’’ Concreto para losasEl asentamiento es de 6’’-8’’ Contenido de aire totalPor las condiciones de ubicación de la obra, ciudad de Arequipa, a 20°C de temperatura, y ningún requerimiento especial, no se requiere incluir aire. Contenido de aire atrapadoPara un TNM de 3/4’’ el contenido de aire es de 2.0%

Contenido de aguaPara un asentamiento de 6’’-8’’, sin requerimiento de aire y un TNM de ¾’’, el volumen de agua por m3 es de 216 lts. Relación agua – cementoNo hay problemas por durabilidad, para el diseño se tomara solo en cuenta la resistencia. No condiciones especiales de exposición Interpolando para un f’cr= 236.8 kg/cm2.

Contenido de cemento 

MATERIAL PESO SECO (A) P. ESPECIF. (B) VOLUMEN(A/B)

Cemento(kg) 337.50 3110 0.109

Agua (ltrs) 216 1000 0.216

Aire (%) 2   0.020

       

    Total 0.345

CALCULO DE LOS VOLÚMENES ABSOLUTOS DE TODOS LOS MATERIALES SIN CONSIDERAR LOS AGREGADOS

Calculo del volumen del agregado global  Volumen del agregado fino= 1- ∑ volúmenes absolutosVolumen del agregado fino=1-0.345Volumen del agregado fino=0.655m3

 Calculo del módulo de fineza de la combinación de los agregados 1bolsa de cemento= 42.5 kg 

  

Calculo del % del agregado fino 

 

 Calculo de los pesos secos de los agregados

 

 

 

Material Peso seco (m3)

Cemento 337.5 kg

Agua 216 lts.

Agregado grueso 1065.55 kg

Agregado fino 799.82 kg

Aire 2%

PRESENTACIÓN DEL DISEÑO EN ESTADO SECO

 Proporciones en peso y en obra serán: 

 La dosificación será: 

 Corrección por humedad Corregimos por humedad el agregado grueso, el agregado fino y el agua, el cemento no se corrige por humedad.

Peso húmedo de los agregados 

 Peso húmedo del agregado fino 

 

  Peso húmedo del agregado fino 

 

 Agua libre de los agregados 

Agua libre del agregado fino

 Agua libre del agregado grueso  

MATERIAL PESO SECO (M3)

CEMENTO 337.50 KG

AGREGADO FINO 863.81 KG

AGREGADO GRUESO 1097.52 KG

AGUA AÑADIDA 216-(49.59+24.51)=141.90 LTS.

AIRE 2%

 PESOS HÚMEDOS DE LOS MATERIALES

Proporciones en peso y en obra serán:

𝟑𝟐𝟒 .𝟏𝟒𝟑𝟑𝟕 .𝟓𝟎

:𝟖𝟔𝟑 .𝟖𝟏𝟑𝟑𝟕 .𝟓𝟎

:𝟏𝟎𝟗𝟕 .𝟓𝟐𝟑𝟑𝟕 .𝟓𝟎

:𝟏𝟒𝟏 .𝟗𝟎𝟑𝟑𝟕 .𝟓𝟎

La dosificación será:

𝟏 :𝟐 .𝟓𝟔 : 𝟑.𝟐𝟓 /𝟎 .𝟒𝟏

MÉTODO DEL AGREGADO GLOBAL

El método consiste en optimizar sistemáticamente la proporción de agregado fino y grueso como un sólo material (agregado global), dirigido a:

a) Controlar la trabajabilidad de la mezcla de Concreto.

b) Obtener la máxima COMPACIDAD de la combinación de agregados mediante ensayos de laboratorio.

Para la adición de agua se debe tener en cuenta la durabilidad, según los códigos de diseño del ACI y Eurocódigos que son similares y por resistencia de acuerdo a la relación de Abrams(a/c).

CONCRETO PATRÓN

• SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO. Para el diseño de mezclas de prueba del concreto patrón, así como del concreto de alta densidad se ha determinado un asentamiento cuyos valores estarán comprendidos entre 4” – 4,5”, los cuales garantizarán mezclas de consistencia plástica.

• SELECCIÓN DEL TAMAÑO MÁXIMO NOMINAL DEL AGREGADO GRUESO. De los valores obtenido en el ensayo de granulometría de agregado grueso podemos observar que nuestro agregado grueso piedra chancada tiene un tamaño máximo nominal de 3/4”.

• DETERMINACIÓN DE LA CANTIDAD DE AGUA DE MEZCLADO. El volumen unitario de agua, se determinó de las tablas (ACI – Comité Europeo del Concreto) para diseño de mezclas de concreto. El agua de diseño necesario para una mezcla de concreto cuyo asentamiento es de 3" a 4", además se diseña teniendo en cuenta que esta mezcla es sin aire incorporado, y que el agregado grueso a utilizar tiene un TMN = 3/4".

Por lo tanto el Volumen Unitario es = 200 lts/m3Luego de realizar las pruebas preliminares y teniendo en cuenta las tres mejores combinaciones determinadas por el P.U.C del agregado global se determinó la cantidad de agua a utilizar en las siguientes mezclas de prueba:

AGUA EFECTIVA Y EL ASENTAMIENTO PRELIMINAR DEL CONCRETO PATRÓN

Tabla Nº1

• DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AIRE. Diseñaremos teniendo en cuenta que nuestra mezcla no va a estar expuesta a condiciones de intemperismo severo por lo tanto no se considerará aire incorporado, pero sí aire atrapado. La tabla siguiente nos da el % de aire atrapado para los diferentes tamaños máximos nominales de agregados gruesos, graduados por la norma; ITINTEC 400.037 o ASTM C33.

Tabla Nº2TMN = 3/4" corresponde: 2,00%

• SELECCIÓN DE LA RELACIÓN AGUA-CEMENTO.

La relación agua-cemento, se determinó consultando las tablas para diseños de mezclas de concreto y eligiendo una resistencia probable a los 28 días de 300kg/cm2 la cual nos garantiza un concreto resistente, duradero. Relación agua - cemento por Resistencia

Tabla Nº3.

RELACIÓN DEL CONTENIDO DE CEMENTO.  Factor Cemento, lo obtendremos dividiendo el Volumen Unitario de agua entre la relación agua-cemento.  Factor Cemento = a/c = 200/0,55Factor Cemento = 364 Kg/m31 bolsa de Cemento = 42,5 Kg./bolsaFactor Cemento = 9 bolsas/m3  SELECCIÓN DE PORCENTAJES DE COMBINACIÓN DE AGREGADO FINO Y GRUESO.

A continuación presentamos los resultados de los ensayos de P.U.C, del agregado global (arena gruesa y piedra chancada) que determinó los 3 mejores porcentajes de combinaciones, para así determinar la mejor proporción de agregados en el diseño

Se presume que la muestra M4, la cual nos ha dado el mayor P.U.C. del agregado global, es la que nos dará una mayor compacidad entre los agregados y por ende una mayor resistencia en el concreto.

Con los diseños obtenidos se ensayarán probetas a la edad de 7 días, para obtener la mayor resistencia a la compresión. Se ha considerado en el Diseño de mezcla preliminar un Slump de 3-4”.

AJUSTE POR CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS AGREGADOS.

Es la cantidad de agua superficial retenida en un momento determinado por las partículas de agregado. Es una característica importante pues contribuye a incrementar el agua de mezcla en el concreto, razón por la que se debe tomar en cuenta conjuntamente con la absorción para efectuar las correcciones adecuadas en el proporciona miento de las mezclas, para que se cumplan las hipótesis asumidas. La humedad se expresa de la siguiente manera según ASTM C-566.

• DETERMINACIÓN DE LOS PESOS SECOS DE LOS AGREGADOS.

Los pesos secos de los agregados se determinarán luego de conocer los volúmenes de los agregados finos y gruesos.

• NÚMERO DE DISEÑOS. Para realizar el diseño de concreto patrón fue necesario realizar una serie de diseños preliminares, que se ensayaron en laboratorio para así poder establecer la cantidad necesaria de agua para nuestro diseño, así como también obtener el asentamiento estimado preliminarmente comprendido entre 3-4”.

• PROCEDIMIENTO DE DISEÑO. a-Clasificar las tres mejores combinaciones de agregado global b-Se mantendrá constante la relación a/c = 0,55 para las tres combinaciones.

LIMITACIONES DE LAS TABLAS

MECANISMO DE PARTICIPACION DE LOS PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES EN LA TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO

ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE Los aditivos plastificantes y superplastificantes de hormigón, son aditivos para hormigón capaces de mejorar las propiedades del hormigón.

Se emplean para conferir al hormigón fresco un mejor comportamiento en cuanto a trabajabilidad y bombeabilidad, pero también se busca con su uso mejorar significativamente la resistencia y la durabilidad del hormigón final.

Según definición de la NORMA UNE, se denominan reductores de agua/plastificantes y reductores de agua de alta actividad/superplastificantes, respectivamente, aunque también se los conoce como fluidificantes y superfluidificantes.

LIGNOSULFONATOS

Pertenecen a la primera generación de aditivos plastificantes para el hormigón y son aún bastante utilizados dentro de la tecnología más simple de aditivos. Se extraen del proceso de producción de celulosa dentro de la industria del papel. Se consigue una reducción de agua de aproximadamente el 10%.

NAFTALEN SULFONATOS Y MELAMINA SULFONATOS

Son la segunda generación de plastificantes para hormigón. Los naftalen sulfonatos se extraen del proceso de refinado del carbón. Comparados con los lignosulfonatos proporcionan una mayor reducción de agua, de hasta un 25%. Los aditivos basados en melamina sulfonatos están basados en polímeros sintéticos. La reducción de agua es similar a la de los naftalenos, pero mejoran considerablemente las resistencias a edades tempranas.

POLICARBOXILATOSPertenecen a la última generación de superplastificantes. Químicamente se basan en copolímeros de ácido acrílico y ésteres de estos ácidos (comúnmente denominados policarboxilatos modificados) y, a diferencia de los plastificantes tradicionales, son macromoléculas que poseen cadenas laterales que les confieren "forma de peine". La síntesis específica de estas macromoléculas, especialmente de las cadenas laterales, es lo que los hace mucho más específicos, ya que dependiendo de la aplicación concreta que se busque, son capaces de variar enormemente la trabajabilidad del hormigón, o bien pueden retrasar o acelerar de forma importante el fraguado, mejorar las resistencias iniciales y/o finales, etc. Con este tipo de aditivos se pueden alcanzar reducciones de agua de hasta el 40%.

CONCRETOS DE CARACTERÍSTICAS ESPECIALES

El CONCRETO PESADO ES MUY UTILIZADO EN CENTRALES NUCLEARES DEBIDO A SU ALTA DENSIDAD Y GRADO DE PROTECCIÓN.

Este concreto es producido con agregados pesados especiales, lográndose una densidad por encima de los 6400 kg/m3

CONCRETO PESADO

• El concreto ligero (liviano) estructural es un concreto similar al concreto de peso normal, excepto que tiene una densidad menor.

• Se lo produce con agregados ligeros (concreto totalmente ligero) o con una combinación de agregados ligeros y normales.

CONCRETO LIGERO

Según ASTM el concreto de alta resistencia se define con una resistencia a compresión de 55 MPa.

Aunque el desarrollo de los fluidificantes de concreto ha permitido la producción de concretos con relaciones muy bajas de agua/cemento, la trabajabilidad no se ha visto afectada negativamente.

Ello ha originado un aumento sustancial de la resistencia a compresión.

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

LA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN DEL CONCRETO

DE LOS MÉTODOS DE ENSAYO La resistencia a la tracción del concreto es una forma de comportamiento de gran interés para el diseño y control de calidad en todo tipo de obras y en especial las estructuras hidráulicas y de pavimentación. Inicialmente la determinación de la resistencia a la tracción del concreto se efectúo por ensayos de flexo tracción. Posteriormente, se han desarrollado dos métodos de prueba conocidos como ensayos de tracción directa por hendimiento, también denominado de comprensión diametral. El método de ensayo de tracción directa.-Consiste en someter a una solicitación de tracción axial un espécimen, cilíndrico o prismático, de relación de h/d, entre 1.6 a 1.8 resultante del aserrado de las extremidades de una probeta moldeada, para eliminar las zonas de mayor heterogeneidad. Los especímenes se pagan por sus extremos, mediante resinas epóxicas, a dos placas de acero que contienen varillas de tracción, centradas y articuladas mediante rótula, las mismas que se sujetan a los cabezales de una máquina de ensayos de tracción convencional (fig. 1a).El método de tracción directa si bien es representativo del comportamiento del concreto, requiere una operación compleja, por lo que se ha firmado únicamente en el ámbito de los laboratorios.

Determinación de la resistencia a compresión diagonal y de la rigidez a cortante de muretes de mampostería de barro y de concreto.

Consiste en someter a las probetas a una carga de compresión a lo largo de una de sus diagonales .Durante el ensaye, la carga vertical genera esfuerzos de tensión crecientes que se orientan perpendicularmente a la dirección de carga. Este campo de esfuerzos de tensión conduce a la falla del murete a lo largo de una grieta aproximadamente vertical entre las dos esquinas cargadas.

Definiciones Murete Es una probeta con una longitud de al menos una vez y media la máxima dimensión de la pieza (tabique o bloque) y con el número de hiladas para que la altura sea aproximadamente igual a la longitud. El aparejo de las piezas debe ser igual al que se use en obra.Longitud calibrada sobre las diagonales Es la longitud inicial sobre una diagonal del murete a lo largo de la cual se determina la deformación unitaria. Es igual a la distancia entre los apoyos del dispositivo para medir el alargamiento y el acortamiento de las diagonales. Muestra Es la parte representativa del material tomada aleatoriamente de un producto en cantidad suficiente para fabricar una o varias probetas. Probeta Es el arreglo de mampostería con características y dimensiones adecuadas para ser sometido a una prueba determinada.•Máquina de prueba La máquina de prueba puede ser de cualquier tipo con capacidad suficiente y que pueda funcionar a la velocidad de aplicación de la carga especificada, sin producir impactos ni pérdidas de carga. La máquina de carga debe satisfacer los requisitos de la Norma Mexicana NMX-CH-027 Cabezales de distribución de carga Para distribuir la carga de compresión en las esquinas del murete, se debe emplear un par de cabezales metálicos suficientemente rígidos para aplicar la carga de modo uniforme. En ningún caso los cabezales deben cubrir más de la primera hilada del murete (fig. 3.5).

 Preparación de las probetas Procedimiento para la realización de la prueba de ensaye de muretes de mampostería bajo tensión diagonal.

Dimensiones Los lados del murete deben ser iguales. Si el cociente entre el lado menor y el mayor es menor o igual que 0,9, se debe desechar la probeta.

Número de probetas La determinación de la resistencia a compresión diagonal y del módulo de rigidez a cortante de la mampostería se debe hacer en muretes del mismo tamaño, construidos con el mismo tipo de piezas, mortero y técnica en la fabricación. Cada uno de los parámetros anteriores se debe determinar en al menos seis muretes. El procedimiento de ensaye permite que, mediante la prueba a compresión diagonal, se determinen ambos parámetros sobre la misma serie de seis probetas.

Curado Después de construidos, los muretes no deben ser movidos en un mínimo de siete días. Se les debe almacenar en ambiente de laboratorio por lo menos 28 días. El laboratorio debe mantenerse a una temperatura de 297 ± 8 K (24 ± 8 ºC).

Cabeceo Antes del ensaye, las esquinas de la diagonal a compresión de los muretes se deben cabecear con azufre u otro material que facilite la distribución uniforme de la carga y cuya resistencia a compresión sea adecuada según la resistencia esperada de los muretes.

Procedimiento de ensaye

Colocación de la probeta Para ello se seguirá lo indicado en la Norma Mexicana NMX-C-083. Se debe tener precaución en el transporte de la probeta a la máquina de prueba; se debe considerar la conveniencia de flejarla para evitar daño a la misma durante su transportación. Los ensayes se deben realizar a los 28 días de la fabricación de las probetas.Velocidad de aplicación de la carga La carga se debe aplicar con una velocidad uniforme y continua, sin producir impacto ni pérdida de carga. La velocidad de carga debe estar dentro del intervalo de 1,6 a 3,2 kPa/s (1,0 a 2,0 kgf/cm2/min).

Determinación de la rigidez a cortante Para la determinación de la rigidez a cortante, se debe mantener la temperatura ambiente y humedad tan constante como sea posible durante la prueba. En el informe se debe registrar cualquier fluctuación de dichas variables.Antes de realizar la prueba para determinar la rigidez a cortante, se debe determinar la resistencia a compresión diagonal de muretes fabricados con materiales de la misma muestra. Cada probeta se debe colocar con el equipo de medición en el cabezal sobre la platina inferior o bloque soporte de la máquina de prueba. Se debe también alinear cuidadosamente el eje de la probeta con el centro de la rótula y anotar la lectura inicial de los deformímetros sin carga. La platina superior debe bajar lentamente hasta que asiente uniformemente en el cabezal.

Para determinar la rigidez a cortante se debe proceder de la siguiente manera: a) Aplicar la carga en forma uniforme y continua. b) Tomar un número suficiente de lecturas de desplazamiento (alargamiento y acortamiento) y de carga de modo que se pueda definir mediante interpolación o gráficamente el esfuerzo cortante ( ) correspondiente a una deformación angular de 0,00005, así como la deformación angular correspondiente al 40% del esfuerzo cortante máximo ( ). Si se desea obtener la curva esfuerzo cortante-deformación angular es conveniente tomar una mayor cantidad de lecturas. No se debe interrumpir la carga en ningún momento.

Aplicación de la carga La carga se debe aplicar hasta alcanzar la resistencia de las probetas, registrándola. Se considera necesario llevar las probetas hasta la falla, anotando el tipo y apariencia de la mampostería. Se debe considerar el uso de dibujos para facilitar la descripción de la falla, y en caso de usarlos, se deben incluir en el informe de la prueba (sección 4.2.6, inciso i). Se recomienda el uso de nivel de burbuja con el fin de garantizar que la carga sea efectivamente axial durante la prueba y se eviten efectos de flexocompresión

Cálculos Resistencia a compresión diagonal La resistencia a compresión diagonal del murete, se debe calcular dividiendo la carga máxima entre el área bruta del murete medida antes de la prueba sobre la diagonal a compresión. Esta área se obtiene como el producto del espesor del murete, t, y la longitud de la diagonal a compresión, Lc, medidos antes de la prueba (fig. 3.9). El resultado de la prueba se debe expresar con una aproximación de 10 kPa (0,1 kgf/cm2).

 Resistencia a compresión diagonal para fines de diseño La resistencia a compresión diagonal para fines de diseño v* será igual a:

En que es la media de los esfuerzos resistentes de los muretes ensayados; y es el coeficiente de variación de los esfuerzos resistentes de los muretes ensayados, que no se tomará menor que 0,20. Rigidez a cortante Se calcula como (Fig.3.9)Rigidez a cortante Se calcula como (Fig.3.9)

LA RESISTENCIA A LA FLEXIÓN, RELACIÓN CON LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, INFLUENCIA DE LA FORMA DE APLICACIÓN DE LA CARGA Y

DEL TAMAÑO DE LA PROBETA

LA RESISTENCIA A LA FLEXION: Esfuerzo de fibra máximo desarrollado en una probeta justo antes de que se agriete o se rompa en un ensayo de flexión. Para aquellos materiales que no se rompen en el ensayo de flexión, se reporta la resistencia de fluencia en flexión en lugar de la resistencia a la flexión. Sinónimo de módulo de ruptura.Medida de la resistencia de un elemento o miembro estructural a las fuerzas flectoras. También llamada resistencia a la tracción. 

RELACION CON LA RESISTENCIA A LA COMPRENSION Las normas ASTM proponen en sentido estricto que para la evaluación de la calidad del concreto en función de su resistencia a la compresión se fabriquen muestras de forma cilíndrica cuyo diámetro sea de 15cm y su altura de 30cm (15x30).  En la mayoría de los laboratorios del país dedicados al control de calidad de los materiales de construcción utilizan máquinas cuya capacidad máxima no excede en más de 250000 libras, el problema se da cuando se necesite ensayar concretos de altas resistencias como las de 450 o 500 kgcm², lo que supone que se genere una fuerza mínima de 175000 a 195000 libras con lo cual las máquinas se desarrollan a su mayor capacidad, generándose en consecuencia daños progresivos y a veces irreparables en su mecanismo.

 INFLUENCIA DE LA FORMA DE APLICACIÓN DE LA CARGA Y DEL TAMAÑO DE LA PROBETA En construcción, el hormigón es generalmente caracterizado por su resistencia a compresión. En efecto, el ensayo de compresión es fácil de realizar y muy económico . Consiste sencillamente en determinar la carga máxima que soporta una probeta de geometría normalizada sometida a compresión simple

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la Resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente.

ENSAYOS DESTRUCTIVOS DEL CONCRETO

Los ensayos destructivos determinan la resistencia mediante la rotura de probetas o piezas de concreto. Las pruebas destructivas que comúnmente se utilizan son: Ensayo a la compresión simple, prueba de flexión, prueba de tensión.

Tipos de Ensayos Destructivos

a) Ensayo de compresión (ASTM C-39) 

b) Ensayo de flexión (ASTM C-78) Esta prueba se usa para determinar la resistencia a la flexión del concreto, empleando una viga simplemente apoyada con carga en los tercios del claro.

En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión.

c) Ensayo de Tensión

Este ensayo es utilizado para medir la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Esta prueba consiste en alargar una probeta de ensayo por fuerza de tensión, ejercida gradualmente, con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas de materiales en general: su resistencia, rigidez y ductilidad.

METODOS NORMALIZADOS DE LOS ENSAYOS DEL CONCRETO

 1. Método Normalizado de Ensayo de Obtención y Ensayo de Núcleos Perforados y Vigas Aserradas de Concreto

1.1 Este método de ensayo trata sobre la obtención, preparación y ensayo de núcleos perforados a partir de concreto para determinaciones de longitud o resistencia a la compresión o resistencia a la tracción indirecta. Este método de prueba no se aplica a núcleos de concreto lanzado.

2. Método de Ensayo Normalizado para Resistencia a la Compresión de Especímenes Cilíndricos de Concreto

2.1 Este método de ensayo trata sobre la determinación de la resistencia a compresión de especímenes cilíndricos de concreto, tales como cilindros moldeados y núcleos perforados. Se encuentra limitado al concreto que tiene un densidad mayor que 800 kg/m3 [50 lb/ft3 ].

3. Método de Ensayo Normalizado de Contenido de Aire del Concreto Recién Mezclado Mediante el Método por Presión

3.1 Este método de ensayo trata sobre la determinación del contenido de aire del concreto recién mezclado a partir de la observación del cambio de volumen del concreto por un cambio de presión.

INFLUENCIAS DE CIERTOS PARAMETROS EN LOS ENSAYOS

Gonnerman realizó investigaciones al respecto, relacionando las variables de forma y tamaño de los especímenes con respecto a su esfuerzo de compresión llegando a la conclusión de que el esfuerzo de compresión disminuye con incrementos de tamaño de los especímenes

1. Tamaño y Forma

2. Refrendado

Esta práctica cubre los procedimientos, materiales y equipos necesarios para refrenar cilindros de concreto fresco con pasta de cemento; cilindros de concreto endurecido y núcleos de concreto con pasta de yeso de alta resistencia o mortero de sulfuro.

3. Velocidad de las Cargas

Es el resultado que se obtienen después de haber hecho el ensayo a la compresión de cilindros de concreto, aplicando una velocidad uniforme y continua donde al final del ejercicio dicho resultado se plasmará en la gráfica esfuerzo-deformación.

 DEFORMACIÓN DEL CONCRETO

• DEFORMACIONES ELÁSTICASEl término deformaciones elásticas es un poco ambiguo, puesto que la curva esfuerzo-deformación para el concreto no es una línea recta aun a niveles normales de esfuerzo (Figura 8), ni son enteramente recuperables las deformaciones. Pero, eliminando las deformaciones plásticas de esta consideración, la porción inferior de la curva esfuerzo-deformación instantánea, que es relativamente recta, puede llamarse convencionalmente elástica. Entonces es posible obtener valores para el módulo de elasticidad del concreto.

:

DEFORMACIONES LATERALES Cuando al concreto se le comprime en una dirección, al igual que ocurre con otros materiales, éste se expande en la dirección transversal a la del esfuerzo aplicado. La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson.La relación de Poisson varía de 0.15 a 0.20 para concreto.

DEFORMACIONES PLÁSTICAS La plasticidad en el concreto es definida como deformación dependiente del tiempo que resulta de la presencia de un esfuerzo.Así definimos al flujo plástico como la propiedad de muchos materiales mediante la cual ellos continúan deformándose a través de lapsos considerables de tiempo bajo un estado constante de esfuerzo o carga.Se ha encontrado que la deformación por flujo plástico en el concreto depende no solamente del tiempo, sino que también depende de las proporciones de la mezcla, de la humedad, de las condiciones del curado, y de la edad del concreto a la cual comienza a ser cargado.

DEFORMACIONES POR CONTRACCIÓN Las mezclas para concreto normal contienen mayor cantidad de agua que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo, la velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente, y del tamaño y forma del espécimen del concreto. El secado del concreto viene aparejado con una disminución en su volumen, ocurriendo este cambio con mayor velocidad al principio que al final.De esta forma, la contracción del concreto debida al secado y a cambios químicos depende solamente del tiempo y de las condiciones de humedad, pero no de los esfuerzos.La contracción del concreto es algo proporcional a la cantidad de agua empleada en la mezcla. De aquí que si se quiere la contracción mínima, la relación agua cemento y la proporción de la pasta de cemento deberá mantenerse al mínimo.

DEFORMACIÓN PROGRESIVA (CREEP) DEL CONCRETO. Cuando el concreto es sometido a un estado de esfuerzos sostenido, éste se deforma progresivamente en función del tiempo, la deformación se puede concebir como un acortamiento del elemento. La deformación final del concreto depende del tiempo, pero está integrada por dos partes, una, la que corresponde a la deformación elástica, la otra, corresponde a la deformación progresiva propiamente dicha (creep), la Figura 9.17 ilustra este concepto.

DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

Para la fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la relación c/a a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.

ACTIVIDAD FÍSICO-QUÍMICO DE LA MICROSÍLICE

La obtención de resistencias a la compresión del orden de los 1,000 Kg/cm2 son posibles con la adición de microsílice en la mezcla; esto por su acción física y química, incrementa los sólidos en la pasta de cemento, colocándose en los espacios vacíos e incrementando la cohesividad y por su propiedad puzolánica, reacciona con el C2 (OH)2 libre, formando silicatos de calcio, con lo que se incrementa la resistencia a la compresión

ACTIVIDAD DE LOS ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA SOBRE EL CONCRETO El primer efecto físico que se da al variar la relación a/c por la adición de un aditivo, es la fluidez de la mezcla al estado plástico, por efecto de variar la viscosidad de la pasta de cemento.

La adición de pequeñas cantidades de productos orgánicos, reduce la atracción entre partículas y reduce a su vez la cantidad de agua en la mezcla. La acción de los aditivos se presenta de la siguiente manera: Los aditivos reductores de agua reaccionan con los productos hidratados formando una capa alrededor de cemento aislándolo de otras partículas de cemento con lo cual se reduce la fuerza de atracción. En general los aditivos reductores de agua son aniónicos y confieren una carga negativa a las partículas de cemento, rechazándose mutuamente.

RESISTENCIA MECÁNICA

En términos generales, la resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales.

DIFERENTES FORMAS DE RESISTIR DEL CONCRETO

CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA

Para la fabricación de los concretos de alta resistencia, es necesario reducir la relación c/a a valores menores de 0.40, pudiendo llegar hasta 0.30. En el rango de a/c 0.40 - 0.70, el componente más débil del concreto es el cemento y la interface cemento-agregado; pero cuando se va reduciendo el a/c, éstos dejan de ser los más débiles del sistema, incrementándose la resistencia.

ACTIVIDAD FÍSICO-QUÍMICO DE LA MICROSÍLICE

La obtención de resistencias a la compresión del orden de los 1,000 Kg/cm2 son posibles con la adición de microsílice en la mezcla; esto por su acción física y química, incrementa los sólidos en la pasta de cemento, colocándose en los espacios vacíos e incrementando la cohesividad.

RESISTENCIA MECÁNICA

La resistencia mecánica, que potencialmente puede desarrollar el concreto, depende de la resistencia individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, así como, de la adherencia que se produce en ambos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla ya que, como ocurre con otros materiales, la proporción de vacíos en el concreto endurecido tiene un efecto decisivo en su resistencia.

ACTIVIDAD DE LOS ADITIVOS REDUCTORES DE AGUA SOBRE EL CONCRETO

El primer efecto físico que se da al variar la relación a/c por la adición de un aditivo, es la fluidez de la mezcla al estado plástico, por efecto de variar la viscosidad de la pasta de cemento. Entre las partículas de cemento y los productos resultantes de su hidratación existen fuerzas de atracción y repulsión, las fuerzas de atracción, dan lugar a la formación de grumos. La adición de pequeñas cantidades de productos orgánicos, reduce la atracción entre partículas y reduce a su vez la cantidad de agua en la mezcla.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Ensayo para determinar la resistencia a la compresión NTP 339.034 (1999). Método de ensayo para el esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de concreto. Objeto: La presente Norma establece el procedimiento para determinar la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas, moldeadas con hormigón o de testigos diamantinos extraídos de concreto endurecido. Se limita a concretos que tienen un peso unitario mayor de 800 kg/cm2. Resumen del Método  Este método de ensayo consiste en aplicar una carga axial en compresión a los moldes cilíndricos o corazones en una velocidad tal que esté dentro del rango especificado antes que la falla ocurra. El esfuerzo a la compresión de la muestra está calculado por el cociente de la máxima carga obtenida durante el ensayo entre el área de la sección transversal de la muestra.Tolerancias de Tiempo Las probetas a ser ensayadas, estarán sujetas a las tolerancias de tiempo indicadas:

La carga deberá ser aplicada en forma continua, evitando choques. Para máquinas de Tornillo, el desplazamiento del cabezal móvil será de aproximadamente 1,3 mm/min, cuando lo hace libremente.

Expresión de resultados La resistencia a la compresión de la probeta se calcula con la siguiente fórmula: Rc = 4 G / π d2Dónde: Rc: Es la resistencia de rotura a la compresión, en kilogramos por centímetro cuadrado. G: La carga máxima de rotura en kilogramos. d: Es el diámetro de la probeta cilíndrica, en centímetros.

Ensayo para determinar la resistencia a la tracción por compresión diametral. NTP 339.084

Resumen del Método Este método de ensayo consiste en aplicar una fuerza de compresión diametral a toda la longitud de un espécimen cilíndrico de hormigón (concreto), a una velocidad prescrita, hasta que ocurra la falla.

Velocidad de Carga

La carga se aplicará en forma continua y evitando impactos, a una velocidad constante dentro del rango de 689 kPa/min a 1380 kPa/min hasta que falle el espécimen por el esfuerzo de tracción por comprensión diametral. Expresión de Resultados La resistencia a la tracción por comprensión diametral de la probeta se calcula con la siguiente fórmula:

T = 2P / π l d Dónde: T = Resistencia a la tracción por comprensión diametral, kPa. P = Máxima carga aplicada indicada por la máquina de ensayo, kN. l = longitud, m. d = Diámetro, m.

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA ROTURA POR COMPRESIÓN:

Por lo general se realiza el ensayo en probetas de forma cilíndrica de esbeltez igual a 2 (altura de la probeta/diámetro de la base). Se moldean las probetas de acuerdo a las Normas IRAM 1524 y 1534, el moldeo se efectúa colocando y compactando el hormigón en forma similar a la empleada para el ensayo de asentamiento que se realiza con el tronco de cono de Abrams. Este procedimiento es válido solo para hormigones de 3cm o mas de asentamiento; para mezclas más secas la compactación deberá efectuarse por vibración , ya sea mediante vibrador de inmersión (diámetro máximo del elemento vibrante : 25mm para probetas de 15 x 30).

Curado: Las probetas se mantienen en sus moldes durante un periodo mínimo de 24 hs. Una vez transcurridas las primeras 24 hs, se procede a desmoldar e inmediatamente se acondiciona la probeta para su mantenimiento hasta el momento de ensayo.

Ejecución de ensayo de rotura por compresión: Se utilizan prensas con capacidad de 100 a 150 toneladas. Se mide la deformación de la probeta al aplicársele cargas cada vez mayores. La velocidad de aplicación de la carga sobre la probeta tiene influencia importante en el resultado del ensayo; El ritmo de la velocidad debe mantenerse entre 250 y 600 kg por segundo para probetas de 15 cm de diámetro, a partir del 50 % de la carga de rotura. En cuanto a la 103 exactitud de las lecturas de la prensa, debe verificarse con una periodicidad de entre 6 meses y 1 año según el uso, debiendo mantenerse el error de lectura por debajo del 1%.

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