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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

INTRODUCCIÓN En consecuencia, con el desarrollo sostenible y la posibilidad de utilizar materiales alternativos de construcción, que permitan reducir la extracción y uso de materiales convencionales, se presenta la necesidad de continuar investigando en el campo de materiales que permitan no solamente reducir costos, sino que brinden seguridad en cuanto a sus propiedades y necesidades de resistencia según sus usos. Para tales efectos, existe la posibilidad de uso de fibras naturales en concretos y morteros las cuales han tenido un amplio estudio desde los años 70’s, entre las cuales se tienen las fibras de coco, plátano, bagazo de caña y algunos tipos de bambúes. Un hormigón o concreto es un material compuesto de partículas grandes formado por una matriz continua cementante que une a un agregado de partículas (agregado u árido fino o arena, y agregado. (Sánchez de Guzmán, 1993) La fibra de la caña de azúcar tiene una significación particular, por cuanto constituye, además de un material combustible para la industria azucarera y otras, una valiosa materia prima para otras industrias tales como la del papel, maderas artificiales entre otros. Esta investigación, corresponde a los resultados de una primera fase de un proyecto global que se viene adelantando en el Departamento de Ingeniería Agrícola y de Alimentos de La Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, el cual tiene como objetivo la caracterización de los concretos reforzados con fibras de bagazo de caña, con el fin de recomendar ampliamente su uso, principalmente a nivel rural. Para ello es indispensable continuar adelantando una serie de investigaciones que permitan encontrar la incidencia de algunos parámetros en la resistencia final del concreto y su comportamiento en el tiempo, como lo son los tipos de tratamientos inhibidores de reacciones químicas en la matriz entre el cemento y el material vegetal, el tipo de arenas, el tipo de cemento a utilizar, las relaciones agua cemento entre otros. A continuación, se explicará detenidamente cuáles serán las técnicas a emplearse para la construcción del GAD de la parroquia de Chavezpamba con concreto con adición de fibra de cáñamo.

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ÍNDICE I EL PROBLEMA…….…………………………………………………….2 1.1 Análisis de la situación problemática……….…………………...2 1.2 Definición del problema…………………………………………3 1.3 Planteamiento del problema……………………………………..4 1.4 Justificación de la investigación………………………………...4 1.5 Antecedentes…………………………………………………….6 II OBJETIVOS……………………………………………………………..7 2.1 Objetivo General………………………………………………...7 2.2 Objetivos específicos……………………………………………7 III MARCO REFERENCIAL…………………………………………….8 3.1 Marco teórico……………………………………………………8 3.2 Marco Conceptual………………..…………………………….21 IV HIPÓTESIS Y VARIABLES………………………………………...22 4.1 Hipótesis General……………………………………….….…..22 4.2 Hipótesis Específicas…………………………………….…….22 4.3 Variables Indicadores…………………………………….…....23 4.3.1 Variable Independiente…………………………………...23 4.3.2 Variable Dependiente………………………………….....24 4.4 Cuadro Resumen De Hipótesis………………………………..26 V DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN………………………………...27 5.1 Ámbito Geografía y Temporal…………………………….…..27 5.2 Población Y Muestra…………………………………….…….27 5.3 Método De Investigación……………………………….……..27 5.4 Diseño De La Investigación………………………….………..28 5.5 Técnicas e Instrumentos……………………………………….28 5.5.1 Técnicas E Instrumentos Del Laboratorio……………...28 5.5.2 técnicas e instrumentos para la recolección datos.……..28 5.6 Operacionalización de variables e indicadores……….……….29 5.6.1 Matriz de consistencia…………………………………….…30 5.6.2Diseño de la recopilación de la información…………………31 VI PRESUPUESTO……………………………………………………...34 VII CRONOGRAMA……………………………………………………35 VIII ESTRUCTURA TENTATIVA DEL INFORME FINAL……….36 IX BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA …………………………………36 X ANEXOS ………………………………………………………………36

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RESUMEN Es un material compuesto de fibra de bagazo de caña y concreto, donde las fibras presentaron una distribución aleatoria dentro del compuesto. Además, se estudió la influencia del tamaño y de la adición de fibras expresadas en porcentaje del peso total, en la resistencia a compresión y en la densidad del material. Este estudio encontró que el compuesto con las fibras retenidas por el tamiz N° 6, y con una adición entre el 0,5 y 2,5% de fibras en relación al peso total del agregado grueso, presentó una resistencia de 16,88 MPa, y una densidad de 141 y 336kg/m3 comparado con la de un concreto pesado de 2400 kg/m3.

I EL PROBLEMA

1.1 Análisis de la situación problemática. En la actualidad, la necesidad de poder diseñar y ejecutar edificaciones más resistentes y realizar proyectos de construcciones con el menor error posible, es así que exponemos que se diseña con altos costos de presupuesto; específicamente el costo de los Sobrecimentaciones es elevado por los insumos que se utilizan, siempre en pro de que tenga una buena resistencia a la compresión; no obstante nos olvidamos de la RESISTENCIA A LA FLEXO TRACCIÓN, el cual consideramos que es importante. La resistencia a la flexo tracción es un factor tomada en cuenta por poca incidencia en las cimentaciones, sin embargo en el análisis del concreto en general sabemos que no solo falla por compresión también por tracción.

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1.2 Definición del problema. a) Enunciado El presente trabajo pretende investigar: El suplemento de fibra de cáñamo en las características del concreto y su incidencia en la construcción del GAD de la parroquia de Chavezpamba en la ciudad de Quito durante el año 2020.

b) Titulo ‘‘Incidencia de las características del concreto con adicción de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba’’

c) Tipo El presente trabajo está destinado a establecer El suplemento de fibra de cáñamo en las características del concreto y su incidencia en la construcción del GAD de la parroquia de Chavezpamba en la ciudad de Quito durante el año 2020, por lo tanto, la presente investigación será de Tipo Relacional.

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1.3 Planteamiento del problema a) Interrogante General ¿Cómo incide las características del concreto con adicción de fibra de cáñamo? b) Interrogantes Específicas -

¿Cuál es la característica mecánica de la Fibra de Cáñamo?

-

¿Cuál es la dosificación adecuada a emplear de la Fibra de Cáñamo para el concreto?

-

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto?

-

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto adicionado con fibra de Cáñamo?

1.4 Justificación de la investigación Las estructuras de concreto son regularmente consideradas como estructuras durables con un bajo costo de mantenimiento por tanto la resistencia mecánica que potencialmente puede desarrollar el concreto depende de la resistencia mecánica individual de los agregados y de la pasta de cemento endurecida, y de la adherencia que se produce entre estos materiales. En la práctica, habría que añadir a estos factores el grado de densificación logrado en la mezcla del concreto en la estructura. Es innegable que el uso de las fibras es más generalizado, primero por su bajo costo y segundo porque definitivamente se ha comprobado la modificación de manera dirigida de las propiedades del concreto. El presente trabajo estudiara El suplemento de fibra de cáñamo en las características del concreto y su incidencia en la construcción del GAD de la parroquia de Chavezpamba en la ciudad de Quito durante el año 2020.

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1.5 Antecedentes

En muchas civilizaciones de la antigüedad, las fibras se usaron para reforzar materiales, por ejemplo, la paja se usaba como refuerzo en los adobes de arcilla para controlar la tención por el secado para reducir el agrietamiento. Posteriormente, en la era moderna el asbesto comenzó a ser utilizado frecuentemente en muchos países. La industria de la construcción uso a gran escala las fibras minerales de asbesto en una matriz de cemento, sin embargo, debido a que se detectaron algunos daños a la salud como la asbestosis al fabricar productos de asbestocemento su aplicación disminuyo considerablemente. Debido a esto se buscó entonces sustituir el asbesto por fibras de otros materiales las cuales resultaron ser una alternativa viable. En la actualidad, los materiales compuestos a base de matrices de cerámicos plásticos y cemento incorporan fibras para mejorar sus propiedades físicas y mecánicas, tales como a la resistencia de tención, a la compresión al agrietamiento, al impacto, a la abrasión y la tenacidad. Existen en la industria varios tipos de fibras que se comercializan mundialmente, los tipos básicos son las de acero, vidrio y las derivadas de hidrocarburos (plásticos). Otro grupo de fibras estudiadas para su posible aplicación, son las fibras naturales de origen vegetal. Su principal ventaja es la amplia disponibilidad sobre todo en los países pobres y en desarrollo. Este grupo de fibras naturales vegetales

tiene un bajo costo de

producción en comparación con los otros tipos de fibras. La manufactura de fibras de acero, vidrio y plástica requiere una considerable inversión económica lo que es difícil para los países pobres y en desarrollo, además, su producción genera un alto consumo de energía, las fibras vegetales requieren menos energía en su proceso de extracción, aun siendo este mecánico. Esto resulta atractivo principalmente para los países en vías de desarrollo, que como ya se mencionó, tienen una amplia

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ disponibilidad del recurso natural, pero graves carencias de vivienda e infraestructura. Es de consideración el incremento de las actividades de investigación y las aplicaciones que se están dando al concreto reforzado con fibras en todo el mundo. La industria está interesada en las oportunidades de negocios potenciales al respecto, esto impulsa la continuación de nuevos avances en diferentes materiales fibroreforzados para su uso de la construcción

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II OBJETIVOS 2.1 Objetivo General Determinar la incidencia de la adición de fibra de cáñamo en las características mecánicas del concreto. 2.2 Objetivos específicos -

Establecer la característica mecánica de la Fibra de Cáñamo.

-

Calcular la dosificación adecuada a emplear de la Fibra de Cáñamo en el concreto Simple en la elaboración de sobrecimientos.

-

Medir la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto Simple.

-

Medir la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto Simple adicionado con fibra de Cáñamo.

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III MARCO REFERENCIAL 3.1 Marco teórico EL CONCRETO

El concreto es un material durable y resistente pero, dado que se trabaja en su forma líquida, prácticamente puede adquirir cualquier forma.

El concreto es el producto resultante de la mezcla de una aglomerante (generalmente Cemento, Arena, Grava o piedra mediana y Agua). Que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a las de las mejores piedras naturales.

PROPIEDADES DEL CONCRETO

Trabajabilidad.- En esencia, es la facilidad con la cual puede mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca perdida de la homogeneidad.

Durabilidad.- El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio.

Impermeabilidad.- Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla.

Resistencia.- Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumenta su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.

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CONCRETO SIMPLE

No contiene acero, se aplica en la construcción de cunetas y bordillos, andenes, obras de drenaje y sanitarias, resistente esfuerzos de compresión pero es débil a la tensión.

COMPOSICIÓN DEL CONCRETO SIMPLE

La grava.- (gravilla) varía en tamaños desde 5mm hasta 50 mm para los concretos usados en edificaciones y puentes; en concretos especiales como los usados en presas de gravedad los tamaños pueden ser mayores.

Requiere

buena

gradación,

resistencia

al

desgaste,

durabilidad, superficies libres de impurezas. El tamaño máximo está determinado por el proceso de construcción; especialmente influye la separación del refuerzo y las dimensiones del elemento que se pretende construir.

La arena.- La arena es un conjunto de partículas de rocas disgregadas. En geología se denomina arena al material compuesto de partículas cuyo tamaño varía entre 0,063 y 2 milímetros (mm). Una partícula individual dentro de este rango es llamada «grano de arena». Una roca consolidada

y

compuesta

por

estas

partículas

se

denomina arenisca (o psamita). Las partículas por debajo de los 0,063 mm y hasta 0,004 mm se denominan limo, y por arriba de la medida del grano de arena y hasta los 64 mm se denominan grava.

El cemento.- suministra las propiedades adhesivas y cohesivas a la pasta. Se usa el cemento hidráulico tipo Portland. Para su hidratación requiere cerca del 25% de agua. Sin embargo para mejorar la movilidad del cemento dentro de la pasta se requiere un porcentaje adicional del 10 al 15 %. La relación agua-cemento (a/c) mínima es de 0,35; en la práctica es mayor para darle trabajabilidad a la mezcla de concreto. La

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ relación a/c es uno de los parámetros que más afecta la resistencia del concreto, pues a medida que aumenta, aumentan los poros en la masa y por ende disminuye la resistencia.

El agua.- de la mezcla debe ser limpia y libre de impurezas y en general debe ser potable. El proceso de hidratación genera calor, que produce aumento de temperatura en la mezcla y expansión volumétrica y que debe controlarse sobre todo en vaciados masivos. Con el fin de controlar el exceso de agua en la mezcla, necesario para facilitar la trabajabilidad del concreto fresco, la tecnología moderna del concreto, facilita los aditivos plastificantes, los cuales además de facilitar el proceso constructivo, permiten obtener concretos de resistencia más uniforme.

TIPOS DE ESFUERZO

Al construir una estructura se necesita tanto un diseño adecuado como unos elementos que sean capaces de soportar las fuerzas, cargas y acciones a las que va a estar sometida. Los tipos de esfuerzos que deben soportar los diferentes elementos de las estructuras son:

-Tracción -Compresión -Cizallamiento o cortadura -Flexión -Torsión

Tracción.- Decimos que un elemento está sometido a un esfuerzo de tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarlo. Los tensores son elementos resistentes que aguantan muy bien este tipo de esfuerzos. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.

Compresión.- Un cuerpo se encuentra sometido a compresión si las fuerzas aplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares y columnas son ejemplo de elementos diseñados para resistir esfuerzos de compresión. Cuando se somete a compresión una pieza de gran longitud en relación a su sección, se arquea recibiendo este fenómeno el nombre de pandeo. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura.

Cizallamiento o cortadura.- Es el esfuerzo al que está sometida a una pieza cuando las fuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo más claro de cortadura lo representa la acción de cortar con unas tijeras. Se produce cuando se aplican fuerzas perpendiculares a la pieza, haciendo que las partículas del material tiendan a resbalar o desplazarse las unas sobre las otras. Al cortar con unas tijeras un papel estamos provocando que unas partículas tiendan a deslizarse sobre otras. Los puntos sobre los que apoyan las vigas están sometidos a cizallamiento.

Flexión.- Un elemento estará sometido a flexión cuando actúen sobre el cargas que tiendan a doblarlo. Ha este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de una estructura. Es una combinación de compresión y de tracción. Mientras que las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa. Al saltar en la tabla del trampolín de una piscina, la tabla se flexiona. También se flexiona un panel de una estantería cuando se carga de libros o la barra donde se cuelgan las perchas en los armarios.

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Torsión.- Un cuerpo sufre esfuerzos de torsión cuando existen fuerzas que tienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave al girarla dentro de la cerradura. Las fuerzas de torsión son las que hacen que una pieza tienda a retorcerse sobre su eje central. Están sometidos a esfuerzos de torsión los ejes, las manivelas y los cigüeñales.

LIMITACIONES El uso del concreto simple con fines estructurales se limitará a: -

Miembros que estén apoyados sobre el suelo en forma continua, o soportados por otros miembros estructurales capaces de proporcionar apoyo vertical continuo;

-

Miembros para los cuales la acción de arco origina compresiones bajo todas las condiciones de carga; o

-

Muros y pedestales. No se permite el uso del concreto simple en columnas con fines estructurales.

JUNTAS Se proporcionarán juntas de contracción o de aislamiento para dividir los miembros estructurales de concreto simple en elementos a flexión discontinuos. El tamaño de cada elemento limitará el incremento excesivo en los esfuerzos internos generados por las restricciones al movimiento originado por la deformación diferida, la contracción por secado, y los efectos de temperatura.

En la determinación del número y localización de las juntas de contracción o aislamiento se le dará atención a: influencia de las condiciones climáticas; selección y proporcionamiento de materiales; mezclado, colocación y curado del concreto; grado de restricción al movimiento; esfuerzos debidos a las cargas que actúan sobre el elemento; y técnicas de construcción.

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MÉTODO DE DISEÑO Los miembros de concreto simple se diseñarán para una resistencia adecuada de acuerdo con estas Normas, usando factores de carga y de resistencia.

La resistencia de diseño de miembros estructurales de concreto simple en flexión y carga axial se basarán en una relación esfuerzo– deformación lineal, tanto en tensión como en compresión.

No se transmitirá tensión a través de bordes externos, juntas de construcción, juntas de contracción, o juntas de aislamiento de un elemento individual de concreto simple.

No se supondrá continuidad en flexión debido a tensión entre elementos estructurales adyacentes de concreto simple.

Cuando se calcule la resistencia a flexión, carga axial y flexión combinadas, y cortante, en el diseño se considerará la sección transversal completa, con excepción de los elementos colados contra el suelo a los cuales se reducirá 50 mm al espesor total h.

SOBRECIMIENTOS

En la parte superior del cimiento se construirá el sobrecimiento. Éste tendrá el mismo ancho que el muro que soportará.

La altura de los sobrecimientos variará de acuerdo a las características del terreno. Esta altura depende de la diferencia entre el nivel de la superficie del cimiento y el nivel escogido para el piso, más unos 10 cm

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

Estos 10

cm

de

sobre

cimiento

por

encima

del piso terminado, nos sirven para proteger el ladrillo de las paredes de cualquier humedad que a futuro podría provenir del exterior de la casa o de su mismo interior.

EL CAÑAMO

Históricamente, las fibras de cáñamo se han empleado para la fabricación de cuerdas debido a su buen comportamiento a la tracción, en este sentido no es de extrañar que se vuelva la mirada hacia este antiguo recurso, pensando en utilizarlo como refuerzo.

Las fibras de cáñamo se obtienen del tallo de la planta cannabis sativa. El cáñamo es una planta anual, sus tallos pueden tener una altura de entre 1,5 y 3 metros. Para su cultivo se necesitan climas cálidos y húmedos, con pocos vientos para evitar el encamado de las plantas..

Las características más destacadas de la fibra de cáñamo es su alta resistencia a los esfuerzos de tracción. De aquí que durante siglos se ha utilizado para la fabricación de cuerdas y cordeles.

Las características mecánicas de las fibras de cáñamo les dan una resistencia a la tracción de 0.75 a 0.9 GPa para un diámetro

TIPOS DE CÁÑAMO

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ Existen tres variedades de cáñamo: Cannabis Sativa (Cannabis Sativa): procedente de china; se caracteriza por su gran altura, pudiendo llegar a medir hasta 7 metros, sus fibras son de muy buena calidad. Tienden a crecer más que la Indica, pues funcionan a lo largo de la longitud de un rama en vez de arracimar alrededor de los entrenudos. Sin embargo, generalmente pesan menos que Indica debido a su densidad más baja, Sus hojas son de un verde más pálido que la Indica. Es la variedad más extendida a través del mundo. Su florecimiento es más tardado, generalmente entre 9 y 12 semanas. Sin embargo, necesitan menos tiempo vegetativo antes de florecer que las Indicas por lo que el tiempo total requerido para las Sativas es casi el mismo que para el de las Indicas. Las Sativas continuarán ganando altura mientras florecen, adquiriendo a menudo un 200% o 300% de su altura vegetativa en este proceso. Esto es porque alrededor del ecuador no hay tanta diferencia en el número de horas de luz de día entre el invierno y el verano.

Cáñamo Sativa Cannabis Índico (Cannabis índico), fue llamada así por un botánico de nombre Lemark a raíz del cultivo y desarrollo de la planta en la India, donde era considerado como una de las plantas sagradas. La planta es compacta y ancha, y contiene gran cantidad de resina. La Cannabis Indica florece rápidamente en un periodo de 6 a 9 semanas. No tiende para ganar altura rápidamente una vez que el florecimiento haya

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ comenzado. Una indica puede ganar entre 50 y 100% de su altura vegetativa para el final de su período floreciente; su uso principal es la farmacología.

Cáñamo Índico Cannabis Rudelaris (Cannabis Rudelaris): procedente del sur de Rusia. Que significa "Al lado del camino". Esta especie salvaje tiene cualidades que le permiten expandirse en forma muy extensa y sin mucha ayuda humana. Es pequeña, con grandes hojas y las semillas se desprenden con facilidad, es muy resistente al frío.

Cáñamo Rudelaris CULTIVO

Requisitos de la planta Agua De 50 a 70 cm de agua se recomienda para el buen crecimiento y alto rendimiento de la planta.Sin embargo, el cáñamo ha demostrado

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ razonable rendimientos en la agricultura. Si se usa el riego es importante evitar el riego por inundación en las primeras plantas del semillero. Suelo El cáñamo muestra los rendimientos más altos en los suelos de mayor calidad, con suficientes nutrientes fácilmente disponibles, favorable balance de agua y permeabilidad al agua de buena calidad. El ideal es la acidez del suelo entre 5,8 y 6,0 de pH.

El cáñamo pueden reaccionar mal a los herbicidas en el suelo residual, sin embargo con el tiempo debería ser posible desarrollar un rendimiento razonable de cáñamo en suelos previamente dañado por químicos de uso, ayudando a mejorar la salud de los suelos, y el suministro de insumos industriales para la construcción de productos o de papel, en lugar de como un cultivo alimentario.

NUTRIENTES El nitrógeno es considerado el más importante de nutrientes para el cáñamo, necesita suficiente nitrógeno disponible en todo el periodo vegetativo para alcanzar altos rendimientos. Incluyendo los cultivos de leguminosas en la rotación y la adición de abonos orgánicos naturales en caso necesario pueden proporcionar esto. El exceso de nitrógeno puede causar la reducción de la calidad de la fibra y la cantidad.

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ El Fósforo y potasio son también muy importantes con respecto a la elasticidad y la resistencia a la tracción de las células y la calidad de la fibra, respectivamente. Las algas marinas, las cenizas, los abonos de animal, polvo de roca, tratamiento de aguas residuales, cal y rotación de cultivos, puede ayudar a mejorar la calidad de nutrientes de los suelos.

LA FIBRA DE CÁÑAMO La longitud y resistencia del cáñamo aún compite con los materiales más modernos utilizados en los cordajes navales. También permite la elaboración de materiales de construcción de gran resistencia y de materiales de gran capacidad aislante. La utilidad del cáñamo como biocombustible es de gran interés, junto a otros aceites vegetales, en especial porque el CO2 liberado de su combustión es el mismo que el consumido por la planta durante su crecimiento, lo que significa polución prácticamente nula y que el propio

ciclo

es

capaz

de

reabsorber.

Los

biocombustibles

o biodiesel pueden ser usados directamente en un motor diésel, con o sin mezcla de diésel petrolífero. Cualquier material plástico o hecho a partir de madera puede ser emulado con éxito a partir de las plantas de cannabis, siendo además directamente biodegradable y reciclable. El aglomerado elaborado con cáñamo tiene el doble de resistencia que el de madera y sostiene mejor los clavos. Los materiales plásticos hechos a partir del cannabis son de gran resistencia, como por ejemplo la carrocería de un modelo de

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ automóvil fabricado por Henry Ford en 1941, elaborada con cáñamo y habas de soja (ese auto utilizaba además aceite a partir de cáñamo como combustible). Ford afirmó su resistencia golpeándola con un hacha. Actualmente muchas piezas de los automóviles llevan fibra de cáñamo. Podría servir como alternativa a la deforestación causada por la industria papelera, ya que estas plantas crecen rápidamente y se cortan cada año como otro cultivo agrario, obteniéndose un gran tonelaje anual de celulosa, fibras y aceites al mismo tiempo, sin tener que cortar árboles, de mayor impacto ecológico y más lento crecimiento. Una hectárea de cannabis puede producir el cuádruple de material que una de árboles. El papel de cáñamo es más resistente que el de pulpa de madera y no requiere ácidos ni cloro. Además puede ser reciclado de forma óptima hasta siete veces, mientras que el convencional de madera sólo hasta cuatro. La fibra de cannabis aparece en algunos productos de papel, considerado como componente de gama alta. Además las características biológicas del cáñamo pueden utilizarse para mejorar la calidad del suelo cultivado y controlar zarzales. La escasez de su explotación en la actualidad se debe en gran medida a la inercia de la industria. Algunas personas conocen productos de cáñamo de baja calidad y precio relativamente elevado debido a la falta de infraestructuras, que no hacen justicia a la verdadera potencialidad de sus productos. El defensor del cannabis Jack Herer, autor de libros de referencia sobre el cáñamo y la marihuana, ofreció una fortuna a quien lograse refutar científicamente su tesis que presenta al Cannabis como solución sin parangón a numerosos problemas del mundo, incluyendo el hambre. OTROS USOS -

Como alimento para el ganado, por ejemplo la paja de cáñamo se podría utilizar como alimento para los caballos.

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ -

Los residuos obtenidos en la producción de aceite de cáñamo se aplana para comida de los cerdos, además son muy ricas en proteínas.

-

Las semillas se venden como alimento para pájaros.

-

La fibra de cáñamo es ligera, duradera y muy resistente al ataque de los insectos como las termitas. Esto se aprovecha para la construcción de paneles de impermeabilidad para las viviendas. Ya anteriormente se utilizó la fibra de cáñamo en la impermeabilización del casco de madera de las embarcaciones.

-

Se ha comprobado que las casas aisladas con este tipo de paneles, son casas más sostenibles y no necesitan gastar tanta energía para calentarse o refrescarse. Alemania es pionera de la utilización del cáñamo en la industria de la construcción.

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3.2 MARCO CONCEPTUAL PERMEABILIDAD

Es la capacidad que tiene un material de permitirle a un líquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna.

ASENTAMIENTO

Hundimiento gradual de una estructura.

CAPACIDAD PORTANTE

Es la capacidad del terreno para soportar las cargas aplicadas sobre el. Técnicamente la capacidad portante es la máxima presión media de contacto entre la cimentación y el terreno tal que no produzca un fallo por cortante del suelo o un asentamiento diferencial excesivo. Por lo

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ tanto capacidad portante se refiere a la capacidad de una estructura para soportar las cargas aplicadas sobre la misma.

IV HIPÓTESIS Y VARIABLES

4.1 HIPOTESIS GENERAL La adición de la fibra de Cáñamo influye en las características mecánicas del Concreto. 4.2 HIPOTESIS ESPECÍFICAS 

Mecánicamente, La fibra de cáñamo tiene una alta resistencia a la tracción.



Una adición de la fibra de cáñamo en un porcentaje que fluctúa entre el 1-5% incrementa la resistencia a la tracción del concreto.



La resistencia a la tracción del concreto en la prueba control no será suficiente ya que fallará debido a las cargas aplicadas.



La tracción del concreto en la prueba control aumentará de tal forma que pueda soportar un mayor pandeo.

4.3 VARIABLES INDICADORES

4.3.1 VARIABLE INDEPENDIENTE

Definición Teórica Cáñamo o cáñamo industrial es el nombre que reciben las variedades de la planta Cannabis sativa y el nombre de la fibra que se obtiene de ellas, que generalmente se usa en textiles.

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ Definición Operacional El cáñamo en el concreto es un elemento importante que le adiciona gran resistencia a la tracción, es decir aumenta notablemente su flexibilidad. Indicadores Propiedades geométricas -

Longitud: Fibra sencilla de 20 a 25 mm.; fibra larga de 100 a 300 mm.

Propiedades físicas -

Gravedad específica (g/mm3) : 1.47 g/mm3

Propiedades mecánicas: -

Alta resistencia a la tracción y la rigidez.

-

Elasticidad: Bajo.

-

Tenacidad: Bajo

-

Muy duradera.

-

Buena Flexibilidad.

-

Facilidad para entrelazarse

Propiedades químicas: -

Absorción de humedad (%): 9.40 ± 0.53 %

-

Absorción de agua (%): 85~105 %

-

Efecto de la luz y la exposición al aire libre: Muy resistente.

-

Reacción a los ácidos: Fácilmente afectada.

-

Afinidad por los colorantes: Muy bueno.

-

Efecto de moho: Altamente resistente.

-

Prueba de combustión: olor a papel quemado, ligero residuo de ceniza.

-

Estabilidad química.

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

4.3.2 VARIABLE DEPENDIENTE Definición El concreto se elabora con arena y grava (agregado grueso) que constituyen entre el 70 y 75 por ciento del volumen y una pasta cementante endurecida formada por cemento hidráulico con agua, que con los vacíos forman el resto. Usualmente, se agregan aditivos para facilitar su trabajabilidad o afectar las condiciones del concreto simple y al contenido de vacíos para mejorar la durabilidad.

Definición Operacional El concreto simple es una mezcla de muy buena resistencia a la compresión, la cual adicionada con fibra de cáñamo obtiene adicionalmente una alta resistencia a la tracción, esto en la producción de sobrecimientos.

Indicadores Compresión por flexión: fc = 0,65 f’c Tracción por flexión: ft = 0,85 f’c Esfuerzo cortante, como medida de la tracción diagonal en elementos que trabajan en una dirección: vc = 0,35 f’c Esfuerzo cortante, como medida de la tracción diagonal cuando el elemento trabaje en dos direcciones y la falla sea cónica o piramidal alrededor de la carga (punzonamiento): vc = 0,7 f’c Compresión axial: fa = 0,4 f’c { 1 – [ (K lc) / (32 h) ] ² }

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ Esfuerzo de aplastamiento: fp = 0,55 f’c

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4.4 CUADRO RESUMEN DE HIPÓTESIS TIPO DE INVESTIGAC IÓN

VARIABLE

INTERROGANTES

HIPÓTESIS

INDEPENDIENTE

-

¿Cuál es la característica mecánica de la Fibra de 

Mecánicamente, La fibra de cáñamo tiene una alta

Cáñamo?

resistencia a la tracción.

¿Cuál es la dosificación adecuada a emplear de la 

Una adición de la fibra de cáñamo en un porcentaje

Fibra de Cáñamo para el concreto?

que fluctua entre el 1-5% incrementa la resistencia a

-

la tracción del concreto. RELACIONAL DEPENDIENTE

-

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba 

La resistencia a la tracción del concreto en la prueba

Control del Concreto?

control no será suficiente ya que fallará debido a las cargas aplicadas.

-

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba  Control del Concreto adicionado con fibra de

La tracción del concreto en la prueba control

Cáñamo?

pandeo.

aumentará de tal forma que pueda soportar un mayor

-

27

‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ V DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 5.1 Ámbito Geografía y Temporal Ámbito: la investigación será realizada en la ciudad de Juliaca Temporalidad: año 2012 5.2 Población Y Muestra Población: La población de estudio serán los diferentes concretos utilizados en las diferentes construcciones en la ciudad de Juliaca. Muestra: el número de muestras serán 4, 1 para la prueba control, 3 para realizar las pruebas experimentales. 5.3 Método De Investigación Se usaran los siguientes métodos en la investigación -

Resistencia
 a
 la
 Flexión
 de
 vigas
 de
 concreto(carga
 a 
 los
 tercios) Norma ASTM
 C78,
 IT‐CA‐36

-

Resistencia
 a
 la
 Flexión
 de
 vigas
 de
 concreto
 (carga 
 al
 centro). Norma ASTM
 C293,
 INTE
 
 06‐02‐11

5.4 Diseño De La Investigación - Por su finalidad: Aplicada - Por el tiempo: Seccional - Por el nivel de profundización: Predictiva - Por la dimensión de la investigación: Micro investigación - Por las fuentes de información: Secundaria - Por su carácter: Cuantitativa - Por el ámbito: Laboratorio - Por el enfoque: Especializado

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

5.5 Técnicas e Instrumentos 5.5.1 Técnicas E Instrumentos Del Laboratorio TÉCNICAS Ensayo de laboratorio

INSTRUMENTOS

-Ensayo a Grupo Control * Resistencia a la Tracción

-Instrumentos Grupo Control * Prensa Hidráulica * Escuadra Metálica * Flexómetro

-Ensayo a Grupo Experimental * Resistencia a la Tracción * Dosificación

-Instrumentos Grupo Experimental * Prensa Hidráulica * Escuadra Metálica * Flexómetro * Balanza

5.5.2 técnicas e instrumentos para la recolección de la información. Con el objetivo de poder realizar el presente estudio se realizó la recolección de datos como se muestra en el cuadro adjunto. CONOCIMIENTOS BASICOS -Bibliografía, conocimientos -Ejecución del proceso constructivo -muestreo y ensayos

OBTENCION DE INFORMACION -Textos -Antecedentes -Laboratorio

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

5.6 Operacionalización de variables e indicadores

VARIABLE

DIMENSIONES INDICADORES

Propiedades mecánicas de DEL Fibra Cáñamo. Dosificación la Fibra Cáñamo.

INDEPENDIENTE: ADICIÓN CÁÑAMO

DEPENDIENTE:

Prueba control.

CARACTERÍSTICA Prueba MECÁNICA, experimental. TRACCIÓN DEL CONCRETO

Resistencia la esfuerzo de tracción. de Dosificación de

al de

ÍNDICE DE MEDIDA Gpa

Porcentaje del Peso del Concreto. Resistencia a la Kg/cm2 tracción. Resistencia a la Kg/cm2 tracción.

RANGO

0.75-0.90

1-5

140-175 140192.5

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

5.7Matriz de consistencia PROBLEMA

OBJETIVOS

HIPÓTESIS

-¿Cómo incide la adición de fibra de cáñamo en las características del concreto? ¿Cuál es la característica mecánica de la Fibra de Cáñamo?

-Determinar la incidencia de la adición de fibra de cáñamo en las características mecánicas del concreto. Establecer la característica mecánica de la Fibra de Cáñamo.

-La adición de la fibra de Cáñamo influye en las características mecánicas del Concreto.

¿Cuál es la dosificación adecuada a emplear de la Fibra de Cáñamo para el concreto?

Calcular la dosificación adecuada a emplear de la Fibra de Cáñamo en el concreto Simple en la elaboración de sobrecimientos.

Una adición de la fibra de cáñamo en un porcentaje que fluctúa entre el 1-5% incrementa la resistencia a la tracción del concreto.

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto?

Medir la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto Simple.

La resistencia a la tracción del concreto en la prueba control no será suficiente ya que fallará debido a las cargas aplicadas.

VARIABLE DEPENDIENTE: - Resistencia tracción.

a la

-Máquina de Compresión según norma ASTM E4.

¿Cuál es la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto adicionado con fibra de Cáñamo?

Medir la resistencia a la tracción en la Prueba Control del Concreto Simple adicionado con fibra de Cáñamo.

La tracción del concreto en la prueba control aumentará de tal forma que pueda soportar un mayor pandeo.

- Resistencia tracción

a

-Máquina de Compresión según norma ASTM E4.

Mecánicamente, La fibra de cáñamo tiene una alta resistencia a la tracción.

VARIABLES E INDICADORES

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS

VARIABLE INDEPENDIENTE:

FUENTE

-Laboratorio de Suelos

-Resistencia al esfuerzo de tracción. - Dosificación.

la

-Técnica del método de tres puntos de carga, norma ASTM C78; método de la carga en el punto medio, ASTM C293. -Prensa Hidráulica, Máquina de Compresión según norma ASTM E4. -Balanza de 10 Kg. Con una aproximación de 0.01 gr.

-Laboratorio de Suelos

-Laboratorio de Suelos

-Laboratorio de Suelos

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

5.8 Diseño de la recopilación de la información En el presente trabajo, luego de recopilar la información, la estadística será trascendente ya que gracias a esta materia podremos obtener los resultados requeridos, el cual consiste en conjuntos de números obtenidos al medir la resistencia de las muestras. Recopilar datos estadísticos implica tener especial cuidado para garantizar que la información sea completa y correcta.

ESTADÍSTICA DESCRIPTIVA

Analizar metódicamente los datos, simplificándolos y presentándolos en forma clara; eliminando la confusión característica de los datos preliminares. Permite la elaboración de cuadros, gráficos e índices bien calculados; suficientemente claros, como para disipar las dudas y la oscuridad de los datos masivos. Se limita a describir los datos que se analizan, sin hacer inferencias en cuanto a datos no incluidos en la muestra. La estadística descriptiva analiza, estudia y describe a la totalidad de individuos de una población. Su finalidad es obtener información, analizarla, elaborarla y simplificarla lo necesario para que pueda ser interpretada cómoda y rápidamente y, por tanto, pueda utilizarse eficazmente para el fin que se desee. El proceso que sigue la estadística descriptiva para el estudio de una cierta población consta de los siguientes pasos: -

Selección de caracteres dignos de ser estudiados.

-

Mediante encuesta o medición, obtención del valor de cada individuo en los caracteres seleccionados.

-

Elaboración de tablas de frecuencias, mediante la adecuada clasificación de los individuos dentro de cada carácter.

-

Representación gráfica de los resultados (elaboración de gráficas estadísticas).

32

‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ -

Obtención de parámetros estadísticos, números que sintetizan los aspectos más relevantes de una distribución estadística.

LA INVESTIGACIÓN ESTADÍSTICA La investigación estadística es la búsqueda sistematizada y objetiva de hechos o de explicación de fenómenos. El método de investigación estadística comprende las cinco fases siguientes: -

Preparación del trabajo.

-

Recopilación de los datos.

-

Evaluación y depuración de los datos.

-

Presentación de los datos.

-

Análisis e interpretación.

PRIMERA FASE O PREPARACIÓN DEL TRABAJO Se limita a la redacción de las instrucciones para recabar los datos, definición precisa de los datos que se necesitan; diseño de formularios y planillas, planificación y organización del trabajo en el espacio y en el tiempo. En esta fase deben quedar perfectamente claros los conceptos y cada participante

debe

conocer

a

cabalidad

sus

atribuciones

y

responsabilidades; ya que las dudas o malas interpretaciones echarán a perder el resto de la investigación.

SEGUNDA FASE O RECOPILACIÓN DE LOS DATOS En ella se recaban los datos necesarios para la investigación, mediante encuestas, muestreos, o se toman de fuentes secundarias o registros y publicaciones. La eficiencia con que se realice esta etapa generará la calidad de todo el trabajo de investigación estadística.

TERCERA FASE O EVALUACIÓN DE LOS DATOS

33

‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ Los datos recopilados, en la vida real, suelen adolecer de imperfecciones y errores varios; debidos a la ignorancia, a malos entendidos, a intereses creados o a prejuicios sociales, de parte de quien aporta los datos o de quien los recaba. De allí que el paso inmediato sería una depuración y evaluación de tales datos, a fin de subsanar o mitigar las influencias y efectos de tales errores e imperfecciones. Para lograrlo se recomiendan los siguientes procedimientos: -

Revisión total de los cálculos, de las tabulaciones y del procedimiento utilizado.

-

Confrontar los datos recopilados, con los obtenidos al cálculo, con los de otras regiones o países, tomados en otras ocasiones o con otra finalidad.

-

Repetir

al

muestreo,

el

mismo

trabajo,

en

zonas

estratégicamente escogidas; cuando en las verificaciones anteriores se hubieran obtenido notorias discrepancias.

CUARTA FASE O PRESENTACIÓN DE LOS DATOS Los datos suelen estar presentados en forma tabular, en cuadros de doble entrada, proporcionales, porcentuales, o en valores promedios. También suelen representarse gráficamente, mediante: Histogramas, polígonos, diagramas figurados, prismogramas, pictogramas, dibujos acotados, entre otros.

QUINTA FASE O ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS Podría decirse que es ésta la fase más amplia de todas y en la cual la investigación rinde sus mejores frutos. La investigación debe desarrollarse sistemáticamente pasando por las etapas de planificación, ejecución y evaluación .En la primera etapa se considera integralmente la investigación, poniéndose por escrito en un documento no solo lo que precede a la obtención de la información en

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ el campo, sino que se toman en cuenta las actividades que se desarrollaran en las etapas restantes.

VI PRESUPUESTO DESCRIPCION - Bibliografía - Servicios de laboratorio - Impresión - Personal de apoyo - Material de escritorio TOTAL

COSTO s/. 150 s/. 2500 s/. 250 s/. 2000 s/. 500 s/. 5400

VII CRONOGRAMA

DESCRIPCIÓN Formulación del proyecto Selección de bibliografías Determinación del marco teórico y conceptual Elaboración de tesis Procesamiento en borrador Presentación y aprobación

JULIO X

AGOS X X X

TIEMPO SEPT OCT

X

NOV

X X X

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

VIII ESTRUCTURA TENTATIVA DEL INFORME FINAL CAPITULO I GENERALIDADES DEL CONCRETO 1.1 Antecedentes históricos del concreto en las construcciones. 1.2 Consideraciones básicas de los componentes del concreto. 1.2.1

El Cemento

1.2.2

Los agregados

1.2.3

El agua

1.3 Propiedades del concreto fresco 1.4 Propiedades del concreto endurecido

CAPITULO II RESISTENCIA MECÁNICA DEL CONCRETO 2.1 Aspectos fundamentales 2.2 Resistencia de los agregados 2.3 Resistencia de la pasta de cemento 2.4 Resistencia a la compresión del Concreto 2.5 Resistencia a la Flexo-Compresión del Concreto 2.6 Relación entre los esfuerzos de Compresión y Tracción en el Concreto

CAPITULO III CARACTERÍSTICAS DE LA FIBRA DE CÁÑAMO PARA EL CONCRETO

3.1 Generalidades 3.2 Características físicas y mecánicas de la fibra de cáñamo 3.3 Estudio técnico de la fibra de cáñamo

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’ 3.4 Análisis y determinación de las propiedades de la fibra de cáñamo para el concreto

CAPITULO IV PLANTEAMIENTO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN

4.1 El problema 4.2 Los Objetivos 4.3 Las Hipótesis 4.4 Variables e indicadores 4.5 El universo y sus limitadores

CAPITULO V METODOLOGÍA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

5.1 Diseño de mezcla del concreto normal 5.2 Características resistentes de los ensayos de laboratorio 5.3 Diseño de mezcla del concreto normal con adición de fibra de cáñamo 5.3 Análisis comparativo del concreto normal y el concreto adicionado con fibra de cáñamo 5.4 Características resistentes de los ensayos del concreto normal con la adicion de fibras de cáñamo 5.5 Análisis de los resultados

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES SUGERENCIAS

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‘‘Incidencia de las características del concreto con adición de fibra de cáñamo en la construcción del GAD de Chavezpamba ’’

IX BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA -

http://www.lanamme.ucr.ac.cr/index.php?option=com_content&view=art icle&id=334&Itemid=402 relacion de ensayos y precios

X ANEXOS

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