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UNIVERSIDAD NACIONAL “PEDRO RUIZ GALLO”

“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREGADO GRUESO” GRUPO: N°01 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

Ing. BORJA SUAREZ MANUEL

INTEGRANTES LUMBA LOZANO, HECTOR LEONARDO MENDOZA, JOHN CARLOS SERQUÉN EFFIO, JESUS MANUEL BRAVO DÁVILA, OSCAR GASTELO CAYOTOPA, JOSÉ EDUARDO TARRILLO TARRILLO, DEYVI PEREZ SIESQUÉN, BRYAN SIESQUÉN SEÑA, OMAR DEYVI

PARTICIPACIÓN EN GENERAL 100 % 100 % 70 % 75 % 70 % 75 % 70 % 75 %

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

LAMBAYEQUE - PERÚ

CICLO 2018-II

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG INDICE 1. TITULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACION ................................................................................... 3 2. DATOS INFORMATIVOS ................................................................................................................... 3 3. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO ...................................................................................................... 3 3.1 DESCRIPCION DEL PROYECTO ........................................................................................ 3 3.2 DESCRIPCION DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA .................................................... 3 3.3 FORMULACION DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION (PREGUNTA DE INVESTIGACION) ...................................................................................................................... 3 3.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION ............................................................................... 3 3.5 JUSTIFICACION ................................................................................................................... 4 3.6 ALCANCES Y LIMITACIONES .......................................................................................... 4 4. MARCO TEORICO ............................................................................................................................ 4 4.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION ..................................................................... 4 4.2 BASE TEORICA CIENTÍFICA ............................................................................................. 6 4.3 DEFINICIÓN DE TÉRMINOS ............................................................................................ 10 4.4 HIPÓTESIS ........................................................................................................................... 10 4.5 VARIABLES E INDICADORES ......................................................................................... 10 4.6 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES .................................................................... 11 5. MARCO METODOLOGICO ............................................................................................................. 11 5.1 TIPO DE INVESTIGACION ............................................................................................... 11 5.2 DISEÑO DE CONTRASTACION DE LA HIPOTESIS ..................................................... 11 6. POBLACIÓN Y MUESTRA ............................................................................................................... 11 7. RESULTADOS ................................................................................................................................. 8. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS.................................................................................... 8.1 MATERIALES ..................................................................................................................... 8.2 HERRAMIENTAS ............................................................................................................... 8.3 EQUIPOS .............................................................................................................................. 9. PRESUPUESTO ............................................................................................................................... 10. FINANCIAMIENTO ..................................................................................................................... 11. REFERENCIAS: ............................................................................................................................ 12. ANEXOS: .................................................................................................................................... METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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1. TITULO DEL PROYECTO DE INVESTIGACION: “USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREGADO GRUESO”

2. DATOS INFORMATIVOS  PERSONAL INVESTIGADOR:  AUTORES: Estudiantes de Ingeniería Civil  ASESOR: Ing. Manuel Borja Suarez CENTRO O INSTITUCION DE INVESTIGACION:  Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo LOCALIDAD E INSTITUCIÓN DONDE SE REALIZARÁ EL PROYECTO:  Laboratorio de Ensayos de Materiales de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

3. PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 3.1. DESCRIPCION DEL PROYECTO En esta investigación se pretende analizar y determinar si los trozos de acero son capaces de generar una variación en el aumento de la resistencia del concreto. Para esto se fabricarán los testigos de concreto adicionados con trozos de acero reciclado; los ensayos a realizar están normados por la ASTM. Se fabricará un concreto estándar (f’c= 210 kg/cm2) adicionado con fragmentos de acero con el objetivo de comprobar el aumento de la resistencia del concreto. Logrando además que este concreto sea una alternativa económicamente más accesible por su bajo costo. 3.2. DESCRIPCION DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA Uno de los problemas que afecta a nuestro país es el alto índice de construcción informal, donde los controles de calidad se dejan de lado, en este entorno es bastante común ver el concreto con grandes fisuras o columnas con muchas cangrejeras. Especialmente por la resistencia anormal, que son un problema tratable que se pueda realizar, es que realizamos el estudio sobre el comportamiento de los testigos de concreto elaborados con trozos de acero reciclado, en las cuales verificaremos la influencia de este material en la resistencia de dicho concreto. 3.3. FORMULACION DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION (PREGUNTA DE INVESTIGACION) ¿LA INCORPORACIÓN DE TROZOZ DE ACERO RECICLADO, AUMENTARÁ LA RESISTENCIA DEL CONCRETO? 3.4.OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 3.4.1.

OBJETIVO GENERAL

EVALUAR LA RESISTENCIA QUE LOGRA EL CONCRETO AL REEMPLAZAR UN PORCENTAJE DE AGREGADO GRUESO POR TROZOS DE ACERO RECICLADO. 3.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG   

RECOGER MATERIAL RECICLADOY Y HACER SUS RESPECTIVOS ENSAYOS REALIZAR DISEÑO DE MEZCLA Y PREPARADO, AIDICIONANDO EL MATERIAL RECICLADO 3.5CURADO Y ROTURA DE PROBETAS, A LOS 7 Y 14 DÍAS

3.5. JUSTIFICACION Avances en investigación y tecnología han obtenido óptimos diseños para concretos reforzados con fibras pero su aplicación comercial aún está limitada debido a que estas fibras incrementan el costo. Un concreto que use fibras recicladas podría ser barato y además tendría un impacto ambiental positivo. El material es reciclable y se puede obtener directamente de obra. Además, son posibles de obtener a un bajo costo haciendo uso de la mano de obra disponible en la localidad y las técnicas para su obtención. Por esta razón, es muy importante la elaboración y cumplimiento de un plan de control de calidad para el concreto y los materiales que lo componen, con el fin de poder garantizar las propiedades del concreto en estado endurecido y garantizar que se cumpla con las especificaciones dadas previamente definidas, al menor costo posible. 3.6. ALCANCES Y LIMITACIONES Alcances proyectados: Menor perjuicio para la naturaleza, ya que su fabricación requiere menos energía y residuos así como el reciclaje de otros materiales de desecho. Limitaciones: La limitación es que es una idea nueva, por lo que aún no hay un mercado productor de concreto reforzado con material reciclable, trozos de acero. 4.

MARCO TEORICO Actualmente se vienen realizando diversas investigaciones con el concreto, ya que es uno de los materiales más utilizados en la industria de la construcción, y es por eso que se busca cada día tratar de mejorar sus propiedades rheológicas, de resistencia, durabilidad y patológicas dotándole de diversos materiales, que fusionados trabajan de la mejor manera, alargando el periodo de vida de las estructuras.

4.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION Existen diversas investigaciones sobre la mejora de las propiedades mecánicas del concreto mediante de la adición o reemplazo de algún elemento o material con mejores características físicas y mecánicas. Existen algunas investigaciones sobre la adición de clavos de acero, desechos de alto horno, puzolana y otros materiales los cuales incrementaron la resistencia del concreto. En la universidad andina del cusco se tiene una tesis sobre la adición de viruta de acero triturada y pasante de la malla nro. 100, en cual se utilizó la viruta de acero triturada la cual obtuvo buenos resultados, lo planteamos en nuestra investigación es reemplazar un porcentaje del agregado fino por viruta de acero que será tamizada por la malla nro. 4, con lo cual deberíamos tener mejoras en la resistencia del METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG concreto debido a que estamos reemplazando un material por otro de mejores características. Otras investigaciones son: 

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“MEJORAMIENTO DEL CONCRETO CON LA ADICION DE VIRUTA DE ACERO A PORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA MEZCLA”, por Alfonso García Badillo para optar el título de Ingeniero Civil, UNIVERSIDAD BOLIVARIANA SECCIONAL BUCARAMANGA, ESCUELA DE INGENIERIAS Y ADMINISTRACION, FACULTAD DE INGENIERIA CIVILBUCARAMANGA (2008). “MEJORAMIENTO DE UN CONCRETO DE 300 PSI CON ADICION DE VIRUTADE ACERO CON PORCENTAJES DE 6%, 8% Y 10% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA MEZCLA”, por Heyner Andrés García Córdova y Jhon Edinson Sarmiento Gutiérrez para optar el título de Ingenieros Civiles, UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA SECCIONAL BUCARAMANGA,ESCUELA DE INGENIERIAS Y ADMINISTRACION, FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL BUCARAMANGA (2008). “UTILIZACIÓN DE FIBRAS METÁLICAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE CONCRETO REFORZADO EN LA CIUDAD DE PUCALLPA”; por Bach. Wendy Jaqueline, Lao Odicio, tesis para optar el título de Ingeniero Civil, Universidad Ricardo Palma, Lima-Perú (2007) HORMIGONES REFORZADOS CON FIBRAS DE ACERO, M. Fernández Cánovas, Dr. Ing. de Construcción. CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO: “PAVIMENTOS RIGIDOS REFORZADOS CON FIBRAS DE ACERO VERSUS PAVIMENTOS TRADICIONALES” Las fibras se han utilizado como refuerzo desde la antigüedad. Históricamente, los pelos de caballo se utilizaban en el mortero y la paja en ladrillos de barro. A principios de 1900, las fibras de asbesto (amianto) se utilizaban en el concreto, y, en la década de 1950 surge el concepto de materiales compuestos y el concreto reforzado con fibras fue uno de los temas de interés. Había una necesidad de encontrar un reemplazo para el amianto utilizado en materiales de construcción de concreto y otros, una vez que los riesgos para la salud asociados con la sustancia fueron descubiertos. Durante años hubo un gran interés por el desarrollo de fibras sintéticas que trataran de copiar a las fibras naturales y cuya aplicación principal fue la fabricación de tejidos. Las fibras sintéticas han tenido una aplicación en el sector de la construcción más tardía. No obstante, las fibras metálicas sí han tenido una mayor presencia a lo largo de los años como adición a materiales de construcción.

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CONCRETO REFORZADO CON VIRUTAS DE ACERO: “EVALUACION DEL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO AL QUE SE HA REEMPLAZADO EL AGREGADO FINO POR VIRUTA DE ACERO” El sistema de reforzamiento con virutas de acero es recientemente usado en nuestra actualidad en elementos con fallas estructurales, debido a que es un sistema de fácil aplicación ye instalación del material a usar Este tipo de reforzamiento es usado para mejorar las propiedades de flexión, corte, torsión y durabilidad de cualquier elemento estructural ya sea vigas, columnas, muros y paredes, de acuerdo a la disposición de las virutas de acero los sistemas de reforzamiento con virutas de acero convencional son 10 veces menos que con platinas y telas fabricadas con tela de carbono, a diferencia ellos ofrecen mayor resistencia a la tensión que el acero demás este tipo de reforzamiento es muy usado cuando se desea aumentar la resistencia de cualquier tipo de estructura y por otra pertenece sita este reforzamiento ya sea por efectos del impacto ambiental o por el envejecimiento estructural.

4.2. BASE TEORICA CIENTÍFICA 4.2.1. LA TECNOLOGÍA DEL CONCRETO Y SUS ANTECEDENTES EN EL PERÚ Es el campo de la Ingeniería que abarca el conjunto de conocimientos científicos orientados hacia la aplicación técnica, práctica y eficiente del concreto en la construcción. En su desarrollo y utilización intervienen varias ciencias interrelacionadas, como son la Física, la Química, las Matemáticas y la investigación experimental. La Tecnología del Concreto a nivel mundial ha venido ligada a la historia del cemento y el desarrollo de la Ingeniería Civil, y en el Perú sucedió algo similar. Desde la época de los egipcios, griegos y romanos se empleaban cementos naturales rudimentarios, es recién a mediados del Siglo XIX que se inicia en Europa la producción moderna del cemento, su uso universal y con ello el inicio de la Tecnología del Concreto que tuvo su despegue final en 1916 con el profesor Duff Abrams y sus estudios sobre la relación Agua/ Cemento. En el Perú hacia finales del Siglo XIX se importaba cemento en barriles de madera y las obras en concreto eran ejecutadas empíricamente siendo encargadas a Ingenieros extranjeros o algunos Ingenieros peruanos con formación en Europa. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG Es una realidad que en nuestras Universidades, se dicta generalmente durante la formación del Ingeniero Civil sólo un curso de Tecnología del Concreto, y algunas veces dentro de un curso global de "Materiales de Construcción", siendo así que el concreto es el material con el que debe enfrentarse continuamente el profesional de la Construcción. Sin embargo, se insiste en instruir al futuro Ingeniero con métodos de Cálculo y Diseño estructural cada vez más complejos y refinados, que si bien son fundamentales, en la mayoría de los casos pierden su eficacia y trascendencia, cuando en la obras se suman los errores y deficiencias, por desconocimiento de los conceptos que gobiernan el producto final. Otra realidad evidente es que pese a que nuestro país cuenta con la amplia gama de climas, suelos y condiciones ambientales, que en muchos casos son singulares, no existe la iniciativa local e ingenieril para desarrollar una Tecnología del Concreto Nacional que contribuya a empezar con dar a solucionar de manera técnica y económica, problemas tan antiguos como son el producir concreto durable en la Sierra y el Altiplano, trabajar eficientemente con agregados marginales como es el caso de nuestra Selva, o superar las dificultades de hacer concreto en clima cálido como sucede en la mayor parte de la Costa.

4.2.2. CONCEPTOS GENERALES SOBRE EL CONCRETO El concreto es el material constituido por la mezcla en ciertas proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos, que inicialmente denota una estructura plástica y moldeable, que posteriormente adquiere una consistencia rígida con propiedades aislantes y resistentes, lo que lo hace un material ideal para la construcción. De esta definición, se desprende que se obtiene un producto híbrido, que conjuga en mayor o menor grado las características de los componentes.

En los aditivos se encuentra: • lncorporadores de aire. • Reductores de agua. • Retardadores de fragua. • Plastificantes. • Expansivos, etc.

4.2.3. COMPONENTES DEL CONCRETO Ya hemos esbozado en forma muy superficial los ingredientes del concreto, pero para entender completamente las propiedades y el comportamiento del producto resultante pasaremos a evaluar de manera sucinta las características de los componentes: 1. Cemento Portland 2. Agua METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG 3. Agregados 4. Aditivos

4.2.4. CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS El concreto reforzado con fibras (FRC) se define como aquellos concretos que incluyen en su composición fibras cortas, discretas y aleatoriamente distribuidas en su masa. El concreto reforzado con fibras, según la definición del ACI- American Concrete lnstitute, no es más que concreto hecho a partir de cementos hidráulicos, conteniendo agregados finos y gruesos, y fibras discretas discontinuas. Como fines estructurales proporcionan una mayor energía de rotura pudiendo implicar la sustitución parcial o total de armadura en algunas aplicaciones; en el caso en que las fibras no tengan función estructural suponen una mejora ante determinadas propiedades como por ejemplo el control de la fisuración por retracción, incremento de la resistencia al fuego, abrasión, impacto y otros. Las fibras son empleadas en aplicaciones estructurales en busca de beneficios adicionales en cuanto a reducción de mano de obra, incremento de la durabilidad y reducción o eliminación del refuerzo tradicional. El concreto soporta esfuerzos a tracción que son transmitidos por adherencia a las fibras una vez se ha producido microfisura, controlan la fisuración y reducen la intensidad de la misma a la vez que mejoran la tenacidad. Esencialmente, la naturaleza y el tipo de fibras determinan la efectividad de la acción reforzante y la eficacia de la transmisión. En la actualidad se utilizan diversos tipos de fibras. TIPOS DE FIBRA: o Fibras estructurales: aquéllas que proporcionan una mayor energía de rotura al concreto en masa (en el caso de las fibras estructurales, la contribución de las mismas puede ser considerada en el cálculo de la respuesta de la sección de concreto). o Fibras no estructurales: aquéllas que sin considerar en el cálculo esta energía, suponen una mejora ante determinadas propiedades como por ejemplo el control de la fisuración por retracción, incremento de la resistencia al fuego, abrasión, impacto y otros. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG La efectividad de la acción reforzante y la eficacia de la transmisión de tensiones por parte de las fibras dependen de muchos factores, pero especialmente, de la naturaleza, tipo y características geométricas de las fibras empleadas. A continuación se muestra en la tabla algunas características de las fibras utilizadas con mortero y concretos.

Al observar la tabla se aprecian las diferencias entre las propiedades de cada tipo de fibra y las del concreto, especialmente significativas la resistencia a tracción y el módulo de elasticidad. Para que las fibras sean efectivas se recomienda que tengan un módulo de elasticidad al menos 3 veces superior al del concreto (Hormigon). En este sentido, es destacable el módulo de elasticidad de las fibras de acero que es 7 veces mayor que el del concreto. Las fibras metálicas fundamentalmente son de acero en sus variantes de bajo y medio contenido en carbono, de acero inoxidable y de acero galvanizado, las cuales en el caso de concretos para la construcción se puede destacar la utilización de las fibras de acero. Las fibras de acero en todas sus variantes son las más utilizadas para conseguir concretos con mejor resistencia a flexión, tracción, impacto, fatiga, etc.

4.2.4.1. CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO (SFRC) Los concretos con fibras de acero están formados, esencialmente, por un conglomerante hidráulico, generalmente cemento portland, áridos finos y gruesos, agua y fibras de acero discontinuas cuya misión es contribuir a la mejora de determinadas características de los hormigones. Estos concretos tienen menos docilidad que los concretos tradicionales. Debe proveerse una dispersión uniforme de las fibras y prevenirse una segregación o agrupación de las mismas (erizos).

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4.3.DEFINICIÓN DE TÉRMINOS  El Concreto es una mezcla de piedras, arena, agua ycemento que al solidificarse constituye uno de los materiales de construcción más resistente para hacer bases y paredes. ... Cuando se combina con acero se le denomina hormigón armado  Control: Eliminación de los efectos extraños que intervienen entre el pretest-postest, por medio de un grupo control.  Hipótesis: Es la respuesta tentativa a un problema; es una proposición que se pone a prueba para terminar su validez.  Acero, Aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono y que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. 4.4.HIPÓTESIS LA INCORPORACIÓN DE TROZOS DE ACERO AL CONCRETO AUMENTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN 4.5. VARIABLES E INDICADORES  Variable Independiente: La incorporación trozos de acero en la mezcla de concreto  Variable dependiente: Aumento de su resistencia a la compresión f’c en el concreto  Variables Intervinientes: Tipo de cemento Relación A/C Temperatura del agua Forma del Agregado Tamaño de trozos de acero Tamaño máximo nominal

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“USO DE TROZOS DE ACERO RECICLADO EN REEMPLAZO DE AGREADO GRUESO” - UNPRG 4.6. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES VARIABLE Variable Independiente: La incorporación trozos de acero en la mezcla de concreto Variable Dependiente: Aumento de su resistencia a la compresión f’c en el concreto

INDICADOR

MEDICIÒN

RANGO DE VARIABILIDAD

Cantidad de trozos de acero

g/m3

25%-50% (de la piedra chancada)

Aumento de su resistencia a la compresión f’c

Kg/cm2

Relación A/C Variables intervinientes

5.

0.50

T° del agua

°C

20-25

Tamaño máximo nominal

pulg.

3/4’

MARCO METODOLOGICO 5.1. TIPO DE INVESTIGACION De acuerdo al fin que se persigue: Investigación aplicada De acuerdo a los tipos de datos analizados: Investigación cuantitativa De acuerdo a la Metodología para demostrar la hipótesis: Investigación experimental

5.2. DISEÑO DE CONTRASTACION DE LA HIPOTESIS Hacer 12 probetas de concreto, dividido en 2 fases; la primera para una rotura a 14 días y la segunda a sometida a la prensa hidráulica a los 7 días, de los cuales 2 serán para control, 2 con 25% de trozos de acero y los 2 restantes con el 50% de trozos de acero. El diseño de mezcla se realizará con cemento Portland Tipo I, para una relación A/C igual a 0.5. Luego comparamos los resultados obtenidos en el ensayo de compresión axial para los diferentes testigos de concreto y verificamos si nuestra hipótesis es válida o no.

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POBLACIÓN Y MUESTRA

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RESULTADOS

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