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UNIVERSIDAD CIENTIFICA DE PERU FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA INTEGRANTE: - Victor Gary Mendoza Molina DOCENTE: CURSO: FECHA:

Ing. Liliana Bautista Serpa Tecnología de concreto 30 – 10 - 18

IQUITOS – PERÚ

2018 1.1.MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO El Módulo de Elasticidad del concreto o Modulo de Young es considerado uno de los más importantes parámetros en el diseño y construcción de estructuras de concreto reforzado. El Módulo de Elasticidad se calcula a 0.45 de la f’c como la pendiente secante del diagrama esfuerzo y deformación unitaria, y en el caso del concreto el valor aumenta con el tiempo dependiendo de la resistencia, por lo que es dependiente del concreto en particular. En general a mayor resistencia del concreto y mayor densidad se tiende a obtener mayor módulo de elasticidad, sin embargo, dependiendo de los componentes y dosificación del concreto o mortero los valores pueden diferir de manera apreciable, hasta un 20% conforme consideración de la NSR-98. Sin embargo, investigaciones nacionales han permitido determinar que esta variación máxima puede diferir dependiendo de otros factores como la ganancia de hidratación in situ, la que no siempre se puede determinar en las pruebas destructivas, puesto que la ganancia de resistencia monitoreada por tecnologías no destructivas tiende a diferir del valor determinado en cilindros.

El valor del módulo de elasticidad depende en general del tipo de concreto, de su dosificación, del tipo y origen de agregado usado, por las diferentes respuestas del material ante cargas, de la matriz de cemento presente en el concreto y de la calidad del agregado. Específicamente en el caso de concretos de resistencia normal en nuestro medio, con resistencia entre 21 Mpa y 35 MPa (3000 a 5000 PSI) la correlación del Módulo de elasticidad respecto de la resistencia puede diferir respecto de la obtenida para concretos de alta resistencia (mayor a 42 MPa), debido a que en estos últimos la rotura del material se presenta por el agregado. Así mismo en concretos livianos que presentan contenidos de aire mayores a los normales, o con uso de agregados artificiales tipo perlas de poliestireno, los modelos de correlación del módulo respecto de la resistencia difieren del concreto

convencional.

Curva Típica Esfuerzo-Deformación para el Concreto Bajo Compresión, y Puntos para Definir el Módulo de Elasticidad según ASTM C-469.

1.2.RESISTENCIA A LA COMPRESION Es esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga desplazamiento. La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en límites bastante ajustados, como una propiedad independiente. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión.

La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión La resistencia a compresión se puede definir como la medida máxima de la resistencia a carga axial de especímenes de concreto. Normalmente, se expresa en kilogramos por centímetros cuadrados (kg/cm2), megapascales (MPa) o en libras por pulgadas cuadradas (lb/pulg2 o psi) a una edad de 28 días. Un megapascal equivale a la fuerza de un newton por milímetro cuadrado (N/mm2) o 10.2 kilogramos-fuerza por centímetro cuadrado. Se pueden usar otras edades para las pruebas, pero es importante saber la relación entre la resistencia a los 28 días y la resistencia en otras edades.

La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura.

La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga. Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒ´c, del proyecto.

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN El ensayo con el cual se mide la resistencia a la compresión del concreto, está establecido en las normas NTC 550 y 673. Se emplean moldes cilíndricos de 15 cm de diámetro por 30 cm de longitud. Para cada edad se deben ensayar como mínimo 2 cilindros y trabajar con el valor promedio. Se deben aceitar las paredes del molde; al llenar éste se debe lograr una buena compactación, la cual puede realizarse con varilla (método apisonado) si el asentamiento es mayor a 7,5 cm ó con vibrador (método vibrado) si el asentamiento es menor a 2,5 cm, para asentamientos entre 2,5 y 7,5 cm puede usarse varilla o vibrador preferiblemente el método empleado en la obra. La varilla compactadora debe ser de acero estructural, cilíndrica, lisa, de 16 mm de diámetro y de longitud aproximada de 600 mm, la punta debe ser redondeada. Los vibradores pueden ser internos o externos; los vibradores internos pueden ser de eje rígido o flexible, preferiblemente accionados con motores eléctricos, la frecuencia de vibración debe ser de 7000 rpm o mayor, el diámetro exterior o dimensión lateral del elemento vibratorio no debe ser menor de 19 mm, ni mayor de 38 mm; La longitud del eje sumada a la del elemento vibrante debe ser como mínimo 400 mm. Los vibradores externos pueden ser de mesa o de plancha, la frecuencia de vibración debe ser de 3600 rpm o mayor y su construcción debe ser tal que el molde quede bien

ajustado, se debe usar un tacómetro para controlar la frecuencia de vibración. Los cilindros se llenan con hormigón en capas de igual volumen aproximadamente, el número de capas depende del método de compactación escogido, así: Varillado 3 capas Vibrado 2 capas En el método apisonado cada capa debe compactarse con 25 golpes, los cuales deben distribuirse uniformemente en toda la sección transversal del molde. La capa del fondo debe compactarse en toda su profundidad, al compactar las capas superior e intermedia la varilla debe penetrar aproximadamente 25 mm en la capa inmediatamente inferior. Si al retirar la varilla quedan huecos en el cilindro, éstos deben cerrarse golpeando suavemente en las paredes del molde. La vibración se debe transmitir al cilindro el tiempo suficiente para lograr la adecuada compactación del hormigón, pues un exceso de vibrado puede causar segregación. El molde se debe llenar y vibrar en dos capas aproximadamente iguales, todo el concreto para cada capa se debe colocar en el molde antes de iniciar su vibrado. La duración del vibrado depende de la manejabilidad del concreto y de la efectividad del vibrador, se considera suficiente el vibrado, cuando el hormigón presente una superficie relativamente lisa. En la vibración interna en cada capa se debe introducir el vibrador en tres sitios diferentes; al compactar, el vibrador no debe tocar el fondo o las paredes del molde y debe penetrar 25 mm aproximadamente en la capa inferior. El vibrador se debe retirar suavemente de modo que no se formen bolsas de aire. En la vibración externa debe tenerse el cuidado de que el molde esté rígidamente unido a la superficie o elemento vibrante.

Los moldes con el concreto, se deben colocar durante las primeras 16 horas como mínimo y máximo 24 horas, sobre una superficie rígida, libre d vibración u otras perturbaciones. Los cilindros se deben almacenar en condiciones tales que se mantenga la temperatura entre 16 °C y 27 °C y se prevenga la pérdida de humedad de los mismos. Los cilindros para verificar diseño o para control de calidad, deben removerse de los moldes después de 20+4 horas de haber sido moldeados y deben almacenarse en condiciones de humedad tales que siempre se mantenga agua libre en todas sus superficies, a temperatura permanente de 23+2 °C hasta el momento del ensayo. Los cilindros no deben estar expuestos a goteras o corrientes de agua, si se desea almacenamiento bajo agua ésta debe estar saturada de cal.

Los cilindros que se toman para conocer el tiempo mínimo de desencofrado, el tiempo para dar al servicio una estructura o para hacer el control de curado en las obras, se deben almacenar dentro o sobre la estructura, tan cerca como sea posible al sitio donde se esté usando el concreto y deben recibir la misma protección que la dada a las partes de la estructura que representan y los moldes deben removerse simultáneamente con el retiro de los encofrados no portantes. Para el ensayo de compresión deben sumergirse en agua los cilindros por 24+4 horas inmediatamente antes de la rotura para asegurar una condición uniforme de humedad. Los cilindros se deben probar a la edad especificada por el calculista, aunque se recomienda probar parejas de cilindros antes y después de la edad especificada con el fin de determinar cómo ha sido el desarrollo de resistencia. Antes de probar los cilindros se debe comprobar que sus bases sean planas, las bases de los cilindros que no sean planas dentro de 0,005 mm deben refrendarse. El refrendado se puede hacer con mortero de azufre o yeso de acuerdo con la norma NTC 504. Los cilindros deben ensayarse tan pronto como sea posible, en estado húmedo; se llevan a la máquina de ensayo y se aplica carga a una velocidad constante (1,4 a 3,5 kg/cm2/s) hasta que el cilindro falle.

La resistencia a la compresión se calcula así: RC= P/A Donde: P = Carga máxima aplicada en kg. A = Área de la sección transversal en cm2. RC= Resistencia a la compresión del cilindro en kg/cm2, con aproximación a 1 kg/cm2. 10kg/cm2 ≈ 1Mpa

Adicional al valor de la resistencia a la compresión se debe reportar el número de identificación o referencia del cilindro, su edad, tipo de fractura y defectos tanto del cilindro como del refrendado. La resistencia a la compresión del concreto se debe determinar como el promedio de al menos dos cilindros probados al mismo tiempo.

1.3.RESISTENCIA A LA FLEXION (módulo de rotura) Es un parámetro muy importante como variable de entrada para diseño de pavimentos rígidos. Se la conoce también como resistencia a la tracción por flexión o simplemente resistencia a la flexión. Es la medida del esfuerzo en la fibra extrema que se desarrolla al someter una viga a la flexión. Para este ensayo se usan probetas prismáticas con cargas en el tercio central. De esta manera se tiene en el tercio medio una zona sometida a un momento flector constante igual a P x l/3 y cero de esfuerzo cortante, la rotura se producirá en el punto más débil del tercio central. Este ensayo es recomendable frente al ensayo de carga en el punto medio, en el cual la rotura se producirá indefectiblemente en el punto medio (punto de aplicación de la carga) donde el momento flector y el esfuerzo cortante son máximos.

La resistencia a la flexión se calcula así: A-) Si la falla ocurre dentro del tercio central, el módulo de rotura se determina con la fórmula:

Siendo: MR = Módulo de rotura de la viga (kg/cm2). P = Carga máxima aplicada en (kg.). L = Distancia entre apoyos (cm).

b = Ancho de la viga en la posición de ensayo, en la sección de falla (cm). d = Altura de la viga en la posición de ensayo, en la sección de falla (cm). B-) Si la falla ocurre por fuera del tercio central, pero no está separada de él por más de una longitud equivalente al 5% de la luz libre o distancia entre apoyos, el módulo de rotura se determina con la ecuación siguiente:

Siendo MR = Módulo de rotura (kg/cm2). P = Carga máxima aplicada en kg. a = Distancia entre la sección de falla y el apoyo más próximo medido sobre el eje longitudinal de la cara inferior de la viga en cm. b = Ancho de la viga en la posición de ensayo, en la sección de falla (cm). d = Altura de la sección en la posición de ensayo, en la sección de falla (cm). C-) Si la falla ocurre por fuera del tercio medio de la viga y a una distancia mayor del 5% de la distancia entre apoyos, se debe descartar el resultado del ensayo. La resistencia a la flexión del concreto se debe determinar como el promedio de al menos dos vigas probadas al mismo.

1.4.RESISTENCIA A LA TRACCION 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. Sin embargo, en razón de que los métodos de ensayo a la tracción aparecen tardíamente, en la década de los cincuenta, la resistencia a la comprensión mantiene su hegemonía como indicador de la calidad, principalmente por el largo tiempo de aplicación que ha permitido acumular valiosa experiencia. 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. El ensayo de tracción por hendimiento consiste en romper un cilindro de concreto, del tipo normalizado para el ensayo de comprensión, entre los cabezales de una prensa, según generatrices opuestas. Este método fue desarrollado con Lobo Carneiro y Barceles en Brasil en 1943, cuando verificaban el comportamiento del concreto, destinado a rellenar cilindros de acero a utilizarse en el desplazamiento de una antigua iglesia. En el mismo año en Japón T. Azakawa, realizó una tesis de doctorado desarrollando el método. 1.

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA TRACCIÓN

Existen 3 formas de obtener en el laboratorio el valor de resistencia a tracción del hormigón, estos son el ensayo por flexión (flexotracción), por hendimiento (ensayo de tracción indirecta, o ensayo brasileño) y por el

ensayo de tracción axial. El último método no es práctico, dada las dificultades que entraña su realización (al sujetar la probeta entre las mordazas de la prensa se debilita a sección de agarre y la probeta rompe junto a la mordaza, lo que falsea el ensayo), por lo que se emplean normalmente los otros dos. A partir del ensayo por flexión podemos obtener valores de resistencia a tracción del hormigón, calculando en esfuerzo de tracción por flexión a partir de la carga de fractura de una viga de prueba en hormigón simple. Debido a que este esfuerzo nominal se calcula bajo la suposición de que el concreto es un material elástico, y dado que este esfuerzo de flexión está localizado en la superficie exterior, éste tiende a ser mayor que la resistencia del concreto en tensión axial uniforme. Este esfuerzo es entonces una medida de la resistencia a la tensión axial real pero no es idéntica a ella. El ensayo de tracción indirecta es otra vía, más reciente, para obtener el valor de la resistencia a tracción del hormigón, en este tipo de ensayo, se coloca un cilindro de hormigón, igual al utilizado para los ensayos de compresión, se introduce en una máquina para ensayos de compresión en posición horizontal, de manera que la compresión se aplique uniformemente a lo largo de dos líneas generadoras opuestas. Entre las platinas de compresión de la máquina y el cilindro se insertan cojinetes con el fin de uniformar y distribuir la presión. Puede demostrarse que para un cilindro elástico sometido a carga de esta manera, se genera un esfuerzo de tracción aproximadamente uniforme en dirección perpendicular al plano de aplicación de la carga. Correspondientemente, los cilindros sometidos a este ensayo se parten en dos mitades a lo largo de este plano para un esfuerzo determinado. Debido a las condiciones locales de esfuerzo en las líneas de carga y a la presencia de esfuerzos perpendiculares a los esfuerzos de tracción antes mencionados, los resultados de los ensayos de tensión indirecta no son idénticos a la resistencia a la tracción axial real, pero se cree que son una buena medida de ella.

Los resultados de todos los tipos de ensayos para determinar la resistencia a la tracción muestran una dispersión considerablemente mayor que la de los ensayos a compresión.

Consecuentemente con lo expresado anteriormente varios autores ofrecen ecuaciones para obtener estos valores a partir de la resistencia característica a compresión del hormigón, por supuesto, en dependencia de la región y las normativas. El caso de la norma ACI 318 establece que cuando los criterios de diseño de indiquen el empleo de un valor de resistencia a la tracción del hormigón, deben realizarse ensayos de laboratorio para establecer un valor de la resistencia característica del hormigón a tracción en correspondencia a la resistencia característica del hormigón a compresión (ACI 318:2005). Por lo tanto las resistencias a la tracción y a la compresión no son de ningún modo proporcionales y que cualquier incremento en la resistencia a la compresión, tal como el que se logra bajando la relación agua-cemento, está acompañado por un incremento porcentual mucho menor en la resistencia a la tracción.

CAPITULO II: ENSAYOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO

2.1. NO DESTRUCTIVO DEL CONCRETO: ESCLEROMETRO El esclerómetro es un instrumento de medición empleado, generalmente, para la determinación de la resistencia a compresión en hormigones ya sea en pilares, muros, pavimentos, etc. En algunos países ya no se usa para determinar la resistencia del hormigón endurecido, sino que solamente se utiliza para evaluar la uniformidad del hormigón in situ, delinear zonas de hormigón deteriorado o de baja calidad o estimar el desarrollo de resistencias in situ. Su funcionamiento consiste en una pesa tensada con un muelle. Dicha pesa tensada es lanzada contra el hormigón y se mide su rebote. Aunque no es un método excesivamente fiable, su uso está muy extendido. Proporciona valores aproximados y se emplea principalmente como método de comprobación, siendo menos usado que el ensayo de compresión. En 1950 se diseñó el primer esclerómetro para la medición no destructiva del hormigón. Patentado con el nombre SCHMIDT, su valor de rebote "R" permite medir la dureza de este material. se ha convertido en el procedimiento más utilizado, a nivel mundial, para el control no destructivo en hormigón. Esclerometro digital: frente a los esclerómetros convencionales, la ventaja de incorporar una pantalla en la que se recogen valores mínimos y máximos de una serie cuyo número de medidas establece el usuario. Además de establecer de forma automática tablas de edad del hormigón, descartar valores erráticos, mostrar la desviación estándar y corregir directamente la dirección de impacto, traduce el valor medio R a las unidades convencionales de resistencia, asigna un número a la medida y puede transferir todos los datos a documentos digitales a través de un PC. Es un método muy subjetivo. Según quién lo haga y cómo lo haga, arrojará unos valores más o menos fiables. Algunas de las causas que pueden alterar el valor son: - Si no está el esclerómetro perfectamente perpendicular con la superficie, nos dará un rebote menor. - Si la superficie no está muy limpia y pulida nos dará valores menores (capas de pintura o polvo crean una capa blanda que amortigua el golpe). - El hormigón es una mezcla de agua, cemento, grava arena y aditivos. Si golpeamos sobre un árido grueso nos dará una dureza mayor. - Si el hormigón es armado, corremos el riesgo de golpear cerca de una barra corrugada de acero, con una dureza mucho mayor.

APLICACIÓN DEL ENSAYO

ALCANCE: Este procedimiento cubre la determinación del número de rebote del concreto endurecido usando un esclerómetro. El procedimiento es aplicable para determinar la uniformidad del concreto en sitio, delinear regiones en una estructura de una calidad menor o con el concreto deteriorado, y estimar la resistencia del sitio. Para una mezcla de concreto dada, el número del rebote es afectado por factores como contenido de humedad de la superficie de prueba, del método usado para obtener la superficie de prueba (la textura del material o tipo de acabado), de la distancia vertical desde el fondo de una colocación de concreto, y de la profundidad de la carbonatación. Estos factores necesitan ser considerados para interpretar los números del rebote. IMPORTANCIA Y APLICACIÓN Este ensayo permite determinar la resistencia de un elemento de concreto a partir del número de rebotes del esclerómetro en el concreto endurecido, sin embargo se debe tomar en cuenta que este método de prueba no es conveniente como la base para la aceptación o el rechazo del concreto. ESPÉCIMEN DE ENSAYO Los miembros de concreto a probar deben ser de por lo menos 100 milímetros [4 pulg.] de grosor y fijos dentro de la estructura. Especímenes más pequeños deben ser apoyados rígidamente, se deben evitar las áreas que exhiben vacíos entre el agregado grueso, rugosidades o alta porosidad, de ser posible, las losas estructurales de apoyo para la prueba deben evitar tener superficies con acabados. El área debe ser por lo menos de 150 mm [6 pulg.] de diámetro. La prueba no puede realizarse en concretos congelados, ni sobre recubrimientos de las barras de refuerzo menores a 20 mm. RESUMEN PROCEDIMIENTO Se sostiene el esclerómetro firmemente de manera que el émbolo esté perpendicular a la superficie de la prueba, luego se empuja gradualmente el instrumento hacia la superficie de la prueba hasta que el martillo impacte.

Después del impacto, se mantiene la presión en el instrumento y, si es necesario, se presiona el botón al lado del instrumento para trabar el émbolo en su posición contraída. Se lee el número de rebote en la escala al número entero más cercano y se registra. Las pruebas se realizan a no menos de 25 mm [1 pulg.] entre los puntos. Se examina la impresión hecha en la superficie después de impacto, y si el impacto machaca o rompe, significa que la superficie tiene un vacío de aire, por ello se debe desechar la lectura y tomar otra

2.2. DESTRUCTIVO: EXTRACCIÓN DE NÚCLEO CON DIAMANTINA En el caso de requerir estimar la resistencia del hormigón de una parte determinada de la obra, bien porque exista el riesgo de que haya sufrido daños por haber estado sometida a condiciones de temperatura extremas, porque se requiera fijar convenientemente el momento de desencofrado, desmolde o descimbrado, o bien porque los ensayos de control del hormigón arrojen resultados no conformes con los criterios de aceptación, podrán extraerse testigos del hormigón de la estructura para evaluar dicha resistencia.

La interpretación de los resultados arrojados por testigos extraídos de una estructura es siempre delicada. Los testigos nos proporcionan información directa sobre el hormigón in-situ, tal como existe en el elemento en el momento de la extracción, que es el resultado final de la calidad del hormigón suministrado por el proveedor y de la correcta ejecución y curado por parte del constructor. Sin embargo, estos resultados no son directamente comparables con los obtenidos a partir de probetas cilíndricas Las probetas cilíndricas miden la calidad del hormigón a pie de obra, en condiciones de plena compactación y curado ideal durante 28 días previo a la realización del ensayo de compresión. El hormigón de la estructura habrá sido curado según un

procedimiento distinto, casi siempre más desfavorable que las condiciones de conservación estándar, y posiblemente haya sido colocado con un grado de compactación menor. También pueden producirse efectos de asentamiento del hormigón colocado en la obra, con el resultado de que testigos extraídos de la parte inferior de muros o pilares pueden diferir en hasta un 15%-30% de aquellos extraídos de la parte superior. En una reunión previa a pie de obra, deberían pactarse los siguientes puntos: 

La necesidad del ensayo y su objetivo. En caso de tratar de determinar la resistencia potencial del hormigón en el suministro, la validez de los resultados del control de producción realizado con probetas estándar.



Localización del hormigón bajo sospecha (mediante los registros de entrega, evaluaciones mediante técnicas no destructivas, etc.).



Propuesta de los lugares de extracción, número y tamaño de los testigos.



Determinaciones auxiliares: determinación de la densidad de los testigos, historia de curado del hormigón en la estructura, etc.



Niveles de calidad requeridos por la especificación (resistencia del hormigón a pie de obra) por el proyecto (resistencia del hormigón in-situ) y las acciones a tomar si los resultados estimados a partir de los testigos son claramente superiores, menores o insuficientes para adoptar una decisión.



Responsabilidad de cada una de las partes en lo referente a la ejecución del trabajo.