MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL

CONCRETO L.N.A.

RESISTENCIA DEL CONCRETO EN

COMPRESIÓN :

Resistencia característica (f´c)

Resistencia Requerida (f´cr)

Resistencia en la estructura (f’is)

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL CONCRETO

La resistencia a compresión del concreto es muy usada para

especificar, controlar y evaluar la calidad del concreto. Un

Concreto de buena calidad debe ser capaz de :

1. Resistir las cargas a las que es sometido.

2. Ser durable y

3. Ser dimensionalmente estable.

Hay varios ensayos que se pueden hacer al concreto en

estado plástico o endurecido, pero el ensayo de resistencia a

compresión simple se acepta usualmente como una medida

de la calidad del concreto que se esta colocando en obra.

Aunque el ensayo de resistencia no es una medida directa

de la durabilidad o de la estabilidad dimensional del concreto,

si da un indicio de la relación agua/cemento (w/c) del concreto. Sigue…

La relación w/c , si tiene influencia directa en la resistencia a

compresión, durabilidad, estabilidad dimensional, resistencia

a la abrasión y otras propiedades deseables en el concreto.

El ensayo de resistencia a la compresión también se usa

para medir la variabilidad del concreto.

Aplicando métodos estadísticos a los resultados de los

ensayos de compresión, se pueden hacer especificaciones

para el concreto de manera más realista.

El contenido de esta presentación está basado

mayoritariamente en los Reportes del Comité: ACI 214.3R-88

y ACI 214.-77(97)

Viene….

Analicemos que es:

! LA RESISTENCIA

EN COMPRESION = f’c !

“Es el valor promedio de ensayar

en compresión DOS probetas

cilíndricas de 6” de diámetro por

12” de altura o de tres probetas de

4”x 8” que han sido muestreadas,

moldeadas, curadas y ensayadas

bajo condiciones standard

controladas.”

Definición de f’c del RNC y

del Código ACI 318-08 :

MOLDEO DE PROBETASMOLDEO DE PROBETAS

Slump > 2.5 cm Varilleo

Slump < 2.5 cm Vibración

Vibración

2 (dos) capas (probetas 15 x 30).

Capas de 20 cm (máximo) espesor para

probetas de mayor tamaño

Dimensión de los moldes

Cilíndricos: relación altura diámetro = 2

Hasta un tamaño de agregado de 50

mm puede usarse probeta de 15x30 cm

Para tamaños menores de agregados

pueden usarse moldes de 10 x 20 cm

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RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL

CONCRETO L.N.A.

VARIABILIDAD DEL CONCRETO

Fuentes de variación en resultados de los ensayos:

1.VARIACIONES EN LAS PROPIEDADES DEL CONCRETO

• Cambios en la relación agua / cemento:

Control deficiente en la medición de la cantidad de agua.

Variación excesiva de la humedad de los agregados.

Agua adicional añadida a pie de obra.

• Variaciones en el requerimiento de agua en la mezcla:

Gradación del agregado, absorción y forma del agregado.

Propiedades del cemento y los aditivos.

Contenido de aire.

Tiempo de entrega (suministro) y temperatura.

• Variaciones en características y proporciones de los materiales:

Cemento, Agregados, Aditivos , Puzolanas.

• Variaciones en el mezclado, transporte, colocación y

compactación. Así como en el curado y la temperatura.

2.DISCREPANCIAS CON LOS METODOS DE ENSAYO

• Procedimiento de moldeado de las probetas.

• Mala calidad de los moldes.

• Manipuleo y curado inicial de las probetas recién moldeadas.

• Encabezamiento o “capping” mal colocado (No perpendicular

al eje de la probeta

• Velocidad de aplicación de la carga en la prensa de ensayo.

Es importante reducir la variabilidad por medio de un adecuado

control de calidad y la adopción de los métodos estándar para

realizar los ensayos.

Por ejemplo: Para el ensayo de compresión se deberá

cumplir con la Norma NTP 339.034 ó con la ASTM C39, y las

otras relacionadas a éstas.

DEBIDO A VARIACIONES EN LAS

PROPIEDADES DEL CONCRETO

DEBIDO A DEFICIENCIAS EN LOS

METODOS DE PRUEBA

1) Cambios en la relación Agua/Cem.

a) Control deficiente de la cantidad de agua.

b) Variación excesiva de humedad en agreg.

c) Agua adicional al pie de obra.

2) Cambios en requerimientos (agua de mezcla).

a) Gradación de los agre. absorción y forma

b) Características del Cemento y Aditivos.

c) Contenido de aire.

d) Tiempo de suministro y temperatura.

3) Cambios en características y proporciones de:

a) Agregados.

b) Cemento, puzolanas.

c) Aditivos.

4) Variaciones por transporte, colocación y

compactación.

5) Variaciones en la temperatura y curado.

1) Procedimientos de muestreo inadecuados.

2) Dispersiones debidas a las formas de

preparación manipuleo y curado de

cilindros de prueba.

3) Mala calidad de los molde para cilindros de

prueba

4) Defectos de curado :

a) Variaciones de temperatura.

b) Humedad Variable.

c) Demoras en el transporte de los

cilindros al laboratorio

5) Procedimientos de ensayo deficientes.

a) En el refrendado ( capping) de los

cilindros.

b) En el ensayo de compresión.

! Con tantas fuentes de dispersión, si cada uno definiera el f´c

como quisiera, no habría manera de tener valores comparables

y el f´c no serviría para diseñar ni construir!

Resumen: Principales Fuentes de Variación de la Resistencia en Compresión

Por qué debe evaluarse

el f’c bajo condiciones

controladas si el

concreto en la estructura

no está en estas

condiciones ?

Razones de porqué se usan condiciones

controladas

1) f´c ->Herramienta standard reproducible.

2) Las fórmulas de diseño incorporan factores de seguridad

y de reducción para compensar las variaciones y

diferencias.

3) La estructura se defiende sola (2,300 kg/m3) la probeta

sólo pesa 13 kg.

¡El f´c es la resistencia característica o valor estandarizado

para diseño, verificable en obra a través de ensayos

igualmente estandarizados¡

¡El f´c no es la resistencia en compresión de la estructura¡

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CONCRETO L.N.A.

“El concreto en compresión se

aproxima con gran similitud a la

distribución probabilística normal.

Esto provee un tremendo sustento

científico para predecir su

comportamiento, apoyándose en ello

las filosofías de diseño estructural, de

diseño de mezclas y de control de

calidad del concreto.”

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RESISTENCIA CARACTERÍSTICA DEL

CONCRETO L.N.A.

Concepto de dispersión !En la obra la dispersión depende de los materiales que

usamos, el equipo de producción, el personal y el

sistema de control que apliquemos¡

t Ds

Ds

f’c

Dstff ccr ''

Concepto de probabilidad

RESISTENCIA CARACTERÍSTICA

DEL CONCRETO (F´C)

MÉTODO ESTADÍSTICO PROPUESTO POR EL

COMITÉ 214 DEL ACI

Y

NOMENCLATURA:

X

v

1

2

n

XXi

Xv

= Promedio de resultados,

iX = Resultado de un ensayo individual (promedio de 2 probetas)

= Desviación estándar, .

= Coeficiente de variación ,

n

X

n

XXXXX iN

.......321

= Número de ensayos ( 30) n

f´c < (Si fuera igual, existiría la posibilidad de que la mitad (50%)

de los valores de resistencia fueran menores del valor promedio) X X

X

X

f´c = - t s (donde “ t ” es un factor estadístico que depende de la importancia

de la obra. Cuanto mas importante es la obra, mayor será “ t ” )

(“v” depende de la variabilidad de la

manufactura)

Para = f´cr : X tffccr ''

Sigue…

ESTÁNDARES PARA EL CONTROL DEL CONCRETO

Tipo de operación Coeficiente de variación para diferentes

estándares de control ( “v” en % )

Variaciones para:

Construcciones en

general

Control en laboratorios

Excelente Bueno Regular Deficiente

Menor de 10

Menor de 5

De 10 a 15

De 5 a 7

De 15 a 20

De 7 a 10

Mayor de 20

Mayor de 10

anterior ec. la en doReemplazan crfvXvX

v

vt1

f'f' crc

tffccr ''

Porcentajes esperados de ensayos menores de f´c , en donde X excede a

f´c en la cantidad mostrada Esfuerzo

promedio:

X = f´c +

Porcentaje esperado de: Esfuerzo

promedio:

X = f´c +

Porcentaje esperado de:

Ensayos

menores

Ensayos mayores

(Confiabilidad)

Ensayos

menores

Ensayos mayores

(Confiabilidad)

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

46.0

42.1

38.2

34.5

30.9

54.0

57.9

61.8

65.5

69.1

1.60

1.70

1.80

1.80

2.00

5.5

4.5

3.6

2.9

2.3

94.5

95.5

96.4

97.1

97.7

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

27.4

24.2

21.2

18.4

15.9

72.6

75.8

78.8

81.6

84.1

2.10

2.20

2.30

2.40

2.50

1.8

1.4

1.1

0.8

0.6

98.1

98.5

98.9

99.2

99.4

1.10

1.20

1.30

1.40

1.50

13.6

11.5

9.7

8.1

6.7

86.3

88.5

90.3

91.8

93.3

2.60

2.70

2.80

2.90

3.00

0.45

0.35

0.25

0.19

0.13

99.55

99.65

99.75

99.81

99.87

Valores en Norma Nacional Pavimentos y cimientos

Estructuras de concreto armado

Estructuras de concreto pre esforzado

0.84

1.28

1.65

20 : 1 de 5

10 : 1 de 10

5 : 1 de 20

80.0

90.0

95.0

Nota: El coeficiente de corresponde al valor de “t”

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RESISTENCIA REQUERIDA: f’cr

“La resistencia requerida f´cr es el

valor promedio de f’c a obtenerse

en los testigos estándar en obra y

que representa el sobrediseño

necesario para asegurar una

expectativa de falla determinada”

¿Quién establece el sobre-diseño o

la resistencia requerida f´cr ?

¡Los códigos de diseño y el

diseñador en base a los

criterios de aceptación del

concreto¡

Criterios de aceptación del RNC (Norma E 060) y

ACI 318-08 para concreto f’c<350 kg/cm2

1. Promedio de tres ensayos consecutivos f´c

2. Ningún ensayo < f´c en mas de 35 kg/cm2

f’cr = f’c + 1.34 Ds (( SeSe obtieneobtiene dede ::

f’crf’cr == f’cf’c ++ 22..3333// 33 DsDs == f’cf’c ++ 22..3333//11..7373 DsDs == f’cf’c ++ 11..3434 DsDs))

(Expectativa de falla individual 1 en 11 aprox. 10%)

f’cr = f’c + 1.34 Ds (( SeSe obtieneobtiene dede ::

f’crf’cr == f’cf’c ++ 22..3333// 33 DsDs == f’cf’c ++ 22..3333//11..7373 DsDs == f’cf’c ++ 11..3434 DsDs))

(Expectativa de falla individual 1 en 11 aprox. 10%)

f’cr = f’c - 35 + 2.33Ds

(Expectativa de falla individual 1 en 100)

f’cr = f’c - 35 + 2.33Ds

(Expectativa de falla individual 1 en 100)

1. Promedio de tres ensayos consecutivos f´c

2. Ningún ensayo < f´c en mas de 35 kg/cm2

Criterios de aceptación del RNC (Norma E 060) y

ACI 318-08 para concreto f’c>350 kg/cm2

CRITERIOS ADICIONALES DE LA NORMA E 060 Y ACI 318-08

PARA LA RESISTENCIA REQUERIDA

Resistencia Requerida f´cr cuando se dispone de ensayos para definir Ds

Incremento de valores de Ds cuando se dispone de menos de 30 ensayos

Ejemplo No 1 .-

Asumiremos que el f'c especificado es 210 Kg/cm2 y

que el valor de Ds calculado en base a datos de obra es de

26.7 Kg/cm2 , luego aplicando las fórmulas (1) y (2)

tendremos :

f'cR = 210 + 1.34 x 26.7 = 246 Kg/cm2 , y además :

f'cR = 210 - 35 + 2.33 x 26.7 = 237 Kg/cm2

Por lo tanto se usará f'cR = 246 Kg/ cm2 que es el valor mayor.

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Probeta

N°

Resistencia a

Compresión

(Kg/cm2)

Promedio de

dos probetas

(Kg/cm2)

Ensayo

N°

Promedio

ordenado

(Kg/cm2)

n = 13

Xp = 262 =

s = 16.24

v = 0.062 = 6.2%

17

18

19

20

263

225

287

230

244

256

259

1

2

3

238

244

248

21

22

23

245

279

305

238

262

292

4

5

6

254

256

259

24

25

26

281

256

271

293

269

264

7

8

9

259

262

264

27

28

29

30

236

260

258

278

254

248

259

268

10

11

12

13

266

269

292

293

EJEMPLO NUMÉRICO DE DATA DE ENSAYOS CORRIDOS

X

vt

ff c

rc

1

''

Si f´c = 245 kg/cm2 , entonces: f´cr = 245 / (1 – 0.062 t)

Para pavimentos, t = 0.84, : f´cr = 258 kg/cm2

Para concreto armado, t = 1.28, : f´cr = 266 kg/cm2

Interpretación de Resultados

Cuando se entienden las relaciones entre los resultados de

los ensayos individuales, la curva de distribución normal y

las funciones estadísticas determinadas a partir de los datos

de los ensayos, es posible sacar conclusiones acerca de la

variabilidad de los resultados.

La Curva de Distribución Normal teórica se representa

gráficamente en la figura N°2. Como ya se mencionó se

puede observar que la curva es simétrica en relación con el

Promedio.

Cuanto mas extendida es la base de la curva, tiene mas

desviación en sus valores (mayor “” o “v” )

Cuanto mas extendida es la base de la curva, tiene mas

desviación en sus valores (mayor “” o “v” )

Curvas de distribución normal para coeficientes de variación de

10, 15 y 20 % y diferentes valores de f´cr, según el diseño de

mezcla para diversos valores de “t”

s =

Diversos rangos de % de valores menores

aceptables de f´c