Concreto Reforzado Con Fibra Natural

FACULTAD DE INGENIERÍA

EAP DE INGENIERÍA CIVIL

CONCRETO REFORZADO CON FIBRA NATURAL DE ORIGEN ANIMAL

Origen animal: Pluma de aves

Investigación del curso

Metodología de la Investigación

Daviran Zevallos RoxanaGranados Romero Fiorela Xiomara

Minaya Alvan Paolo

Huancayo, Perú

30/05/2016

metodología de la investigación

INTRODUCCIÓN

El concreto es un material característico por los cambios volumétricos que sufre, siendo

dependientes de la temperatura a la que es expuesta, y la más frecuente resulta ser la

contracción del concreto durante el fraguado del mismo, para lo cual se utilizan aditivos que

en el presente caso llega a ser la fibra natural de origen animal para reducir éste efecto de

contracción, además de aumentar la resistencia a la compresión con el mejoramiento del

concreto con un material económico como la pluma del pollo.

La presente investigación es importante porque la utilización de la fibra natural de origen

animal resulta ser beneficioso para nuestro país ya que las fibras sintéticas resultan ser

costosas y de utilización de países Primer Mundistas, además demostrará que fuera de lo

económico que resulta la fibra natural obtenida de la pluma del pollo, ésta también mejora

ampliamente las propiedades de la misma.

LOS AUTORES


CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. Caracterización del problema

La investigación busca determinar si las plumas de aves son capaces de disminuir la

fisuración en baldosas de concreto. Por ello se realizó un análisis comparativo entre el

concreto sin adición con el concreto con fibra natural de origen animal (plumas de aves), las

cuales se realizaron en dos ensayos normados por la ASTM y una prueba experimental.

En la realidad actual en Perú se indaga en su minoría sobre nuevas tecnologías y técnicas

que logren variar las propiedades del concreto, esta exploración tiene como fin satisfacer las

exigencias que incrementen día a día para el concreto, basandose en la integración de

novedosos materiales para la producción de concretos más resistentes y más livianos, dando

como resultado otros beneficios, y como consecuencia comprobar la veracidad de la

investigación ya realizado en las condiciones ambientales del valle del Mantaro.

Los aditivos son reformadores y mejoradores en el concreto. Son productos que se pueden

mezclar con el agua, que se aumentan en el proceso del mezclado, en porcentajes no


mayores al 1% de la pasta de cemento, con el objetivo de alterar la acción del concreto en

estado fresco o en condiciones de trabajabilidad, es por ello que los aditivos son muy

costosos y no lo podemos utilizar en toda mezcla por lo que normalmente nuestro concreto

tiene poca durabilidad.

La pluma de las aves son desechos actualmente; es decir estas representan entre el 5% y 7%

del peso total de los pollos que serán vendidos y se propagan en grandes cantidades siendo

producto inútil durante el procedimiento de carne de pollo, la mayor parte de esta materia es

depositada en vertederos y una pequeña parte es incinerada. Cabe mencionar que la

contaminación generada por este tipo de desechos afecta gravemente el medio ambiente,

poniendo en riesgo la salud de las personas.

Los aditivos artificiales son fuente de contaminación y se sabe que en la naturaleza existe

un sin fin de componentes con características muy peculiares, tal es el caso de la queratina

normalmente encontrada en las uñas y el pelo, pero también presente en las plumas de las

aves. La queratina es un polímero o plástico natural que se caracteriza por ser un material

ligero, de alta resistencia mecánica y térmica, estas propiedades son la razón fundamental

por la cual se realizó el estudio.

Porque las fibras utilizadas han sido muy variadas, desde fibra de acero, fibra de vidrio,

polipropileno, fibras de nylon, y algunas otras fibras sintéticas, hasta fibras de origen natural

como estopa de coco entre otros. Sin embargo, a la primera gama de fibras arriba

mencionadas, se les puede considerar generalmente inapropiadas para países en desarrollo,

debido a los altos costos y abastecimiento limitado de dichas fibras, lo que ha dirigido la

atención hacia las fibras naturales, ya sea de origen vegetal o de origen animal.

1.2. Planteamiento del problema

1.2.1 General

¿Las plumas de las aves pueden sustituir a los aditivos superficiales?

1.2.2 Especificas

¿Qué diferencia existe entre la fibra sintética y la fibra animal?

¿En que influyen las fibras naturales en las características del concreto?


1.3. Objetivos

1.3.1 General

Obtener un concreto incorporado con plumas de aves como suplencia de fibra

artificial que disminuya las grietas en las baldosas de concreto. Consiguiendo

que esta mezcla sea una opción más asequible para la localidad del valle del

Mantaro.

1.3.2 Específicos

Precisar el incluido excelente de las fibras de concreto acaparando la cohibición

de las rajaduras ocasionadas por la retracción plástica. Estudiar las

características del concreto resistente haciendo uso de fibra sintética y fibra

natural de procedencia animal (pluma de aves).

1.4. Importancia y justificación

Porque en el transcurso de estos años fue usual el empleo de las fibras sintéticas para

acrecentar las características del concreto como su resistencia a la compresión y la

durabilidad ante óxidos u otros agentes corrosivos , pero su empleo en el comercio está

delimitada porque estas fibras son de alto costo. Por lo tanto un concreto que haga uso

fibras oriundas y que sea de bajo costo tendría un impacto ambiental positivo y también

utilizaríamos la mano de obra vacante en la localidad.

La justificación metodológica

La siguiente investigación será fácil de realizar ya que son de conocimiento nuestro.

La justificación social

La fibra natural como las plumas de aves son residuos de la sucesión de elaboración de

pollos en la localidad de Huancayo y están provocando problemas en el ambiente ya

que están siendo incineradas o desechadas en los ríos, por esta razón haremos el uso de

estas para contribuir con la sociedad por medio de la conservación del medio ambiente.

La justificación práctica


Realizar una réplica de la investigación hecha en Lima a las condiciones ambientales

del Valle del Mantaro ya que los ensayos no demandaran un exceso de costo económico

porque contamos con la maquinaria respectiva propia de los ensayos.

La justificación Teórica

Los cambios volumétricos constituyen uno de los aspectos más importantes del

comportamiento del concreto, tanto desde el punto de vista de la tecnología del diseño

de mezclas, su producción, colocación y curado, como desde la perspectiva del diseño

estructural, dado que sus efectos se traducen en contracciones y/o expansiones que

ocasionan una gran variedad de problemas, asociados principalmente a fisuraciones y

deformaciones que algunas veces sólo son objetables desde el punto de vista estético, y

en otras ocasionan la pérdida de capacidad portante y/o la alteración de las condiciones

de uso y operatividad de las estructuras.

Desde hace muchos años se han venido investigando mundialmente las causas y los

efectos, principalmente en forma cualitativa, ya que la complejidad de los parámetros

involucrados y la dificultad de correlacionar estudios a escalas de laboratorio, con el

comportamiento de las estructuras in situ, limitan las posibilidades de establecer

criterios cuantitativos generales.

Es frecuente en nuestro medio, el encontrar en los diferentes proyectos problemas de

fisuración, problemas de tipo constructivo y de diseño estructural, derivados de los

cambios volumétricos en el concreto, y que en muchos de los casos no son

adecuadamente identificados y evaluados en cuanto a sus causas y trascendencia,

originándose discrepancias técnicas y hasta de tipo legal por desconocimiento de los

mecanismos que controlan estos comportamientos.

La gran variedad de condiciones ambientales de nuestro país, así como la variabilidad

de materiales, técnica constructiva y desarrollo tecnológico de las diferentes regiones,

hace necesario el difundir los conceptos básicos relativos a este tema e intercambiar las

experiencias científicas y prácticas que definitivamente posee una gran cantidad de

nuestros profesionales.

1.5. Delimitaciones

Espaciales

La presente investigación se realizara en la ciudad Incontrastable de Huancayo

Distrito Huancayo provincia Junín.

Temporales

El trabajo de investigación tendrá una duración de 4 meses.

Legales


El trabajo de investigación se hará con el uso estricto de la nueva ley universitaria y el

reglamento de grados de títulos de la Universidad Continental.

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

2.1. Antecedentes

Se revisó las tesis de las bibliotecas de las universidades nacionales y particulares a

nivel local de la Unidad de Post grado, por otro lado, se revisó las páginas web de

Internet para obtener información de las variables en estudio de las universidades

nacionales e internacionales. Se encontró diferentes informes de investigación los cuales

se describe a continuación:

INTERNACIONAL

Hernández (2011), Realizo el trabajo de investigación titulado "Análisis Crítico de la

Resistencia a la Compresión, tensión indirecta y a la flexión de concreto fibroreforzado

de matriz cementicia y plumas de ave: pollos", el cual tiene como objetivo principal

contribuir con los avances tecnológicos del concreto, obteniendo datos confiables sobre

las características de esfuerzos de compresión, tensión indirecta y flexión que se tendrán

en el concreto cuando se añaden otros materiales, comparando éstos resultados con las

propiedades del concreto constituido únicamente por cemento, agregado fino, agregado

grueso y agua. Ésta tesis es descriptiva e informativa, lo que señala que no presenta

muestra ya que se basa en estudios teóricos y pruebas en laboratorio que nos brindarán

datos para el desarrollo de la presente tesis. Los instrumentos utilizados en la

investigación son los elementos básicos para cualquier ensayo de concreto además de la

fibra natural a utilizar que en éste caso resulta ser la pluma de pollo. Todo este estudio

arribó a las siguientes conclusiones: 1. Fue posible observar que la adición del material


fibroso, redujo la resistencia a la compresión y a la tensión indirecta en algunos casos y

en otros aumentó la resistencia a la compresión, a la flexión y a la tensión indirecta; 2.

El manejo de las mezclas disminuye con la adición de las plumas. Este fenómeno se

observó a medida que se agregaba una cantidad mayor de plumas, ya que para estos

casos cuando se utilizó la relación agua/cemento, correspondiente a la mezcla patrón, se

obtuvo un valor de asentamiento menor al necesario; 3. La resistencia a la compresión,

alcanzada por la mezcla patrón fue menor a la resistencia para la cual fue diseñada, esto

se debió seguramente a deficiencias en la calidad de los agregados pétreos utilizados en

la misma como por ejemplo un alto contenido de material fino en el piedrín; 4. Existe

una porción idónea, la cual genera la óptima utilización de las plumas, este estudio

reveló que la cantidad de 0,0125% de plumas, otorga resistencias a compresión, flexión

y tensión indirecta mayores a las del concreto tradicional; 5. El concreto adicionado con

plumas, reportó una buena reducción de peso, lamentablemente el análisis reveló que un

mayor porcentaje de plumas representó mayor reducción de resistencia.

LOCAL

Herbert (2009), en la Universidad Ricardo Palma, realizo el siguiente trabajo de

investigación titulado "Concreto reforzado con fibra natural de origen animal (plumas

de aves)", el cual tiene como objetivo desarrollar un concreto estándar adicionado con

plumas de aves como reemplazo de fibras sintéticas que reduzcan la fisuración en losas

logrando además que este concreto sea una alternativa económica más accesible por su

bajo costo. Esta tesis es descriptiva e informativa lo que señala que la muestra se basa

en los resultados obtenidos por los ensayos y estudios teóricos. Los instrumentos

utilizados son los básicos para cualquier ensayo de laboratorio sobre concreto como el

cemento, agregados, agua, aditivo, fibras y las maquinarias de roturación para probar la

resistencia del concreto. Toda esta investigación llegó a las siguientes conclusiones: 1.

El uso de la fibra natural de origen animal (pluma de aves) inhibe efectivamente la

formación de fisuras por contracción plástica hasta en un 75% para la dosis de 900g/m3

de concreto; 2. La fibra sintética (Fibermesh) inhibe la fisuración por contracción

plástica hasta en un 96% para la dosis de 900g/m3 de concreto; 3. La fibra sintética

disminuye más eficientemente la fisuración por contracción plástica que la fibra natural

de origen animal; 4. La incorporación de fibras en el concreto disminuye el

asentamiento haciendo el concreto menos trabajable; 5. La pérdida de casi total de la

trabajabilidad en el concreto en la dosis de 1200 g/m3 se debió a que el aditivo

plastificante empleado no fue capaz de romper la red interna formada por la fibra.


2.2. Teoría

El principio de Saint Venant o también llamado principio de la elasticidad fue propuesto

por Saint-Venant en 1855, publicada en francés por A. J. C. B. , La idea de utilizar

fibras naturales y medir la resistencia como refuerzos para la elaboración de mezclas

destinadas a la construcción, no es nueva. Esta idea podría remontarse quizá hasta los

orígenes de la civilización. Una prueba indiscutible de que desde tiempo atrás se

utilizaron las fibras naturales como refuerzo, es un fragmento que se puede extraer de la

Biblia, según expertos la Biblia contiene algunos de los textos más antiguos conocidos

en la actualidad, en este fragmento narra cómo los Israelitas que en ese entonces se

encontraban cautivos en Egipto, empleaban paja como refuerzo en la elaboración de

ladrillos para la construcción. Existen pruebas físicas de que los egipcios producían y

utilizaban adobe reforzado con paja, cerca de Bagdad capital de Iraq, 1 500 años A.C.,

se construyó el Agar Quf. Es así como desde tiempos remotos se ha venido utilizando y

experimentando con las fibras de origen natural. Avanzando un poco en la historia y

situados ya en la época actual, el primer material reforzado con fibra natural de origen

mineral fue el asbesto-cemento, cuyo invento se atribuyó a Ludwig Hatschek en el año

de 1899. El asbesto cemento fue la tecnología dominante hasta 1960. En la década de

1960 se desarrollaron los concretos reforzados con fibra, que empleaban fibra de acero,

fibra de vidrio, polipropileno y algunas otras fibras sintéticas, esta tecnología se le

atribuye a las investigaciones realizadas por Rumualdi y Bason que fueron publicadas

en 1963, en el caso de la fibra de vidrio, su baja resistencia a los álcalis fue un factor

que impidió su uso a escala comercial.

El principio de Saint-Venant es análogo al usado en electroestática, donde el campo

eléctrico debido a una distribución complicada de cargas, puede ser aproximada por un

desarrollo multipolar. De hecho, el teorema de Saint-Venant establece que si la fuerza

resultante (momento de orden 0) y el momento resultante (momento de primer orden)

para dos sistemas de fuerzas son iguales a grandes distancias el campo de tensiones

elásticos a ser iguales asintóticamente. De hecho el principio de Saint-Venant sería

equivalente a afirmar que los momentos de orden superior decaen más rápidamente que

los de menor orden. Por esa razón, el principio de Saint-Venant puede ser visto como


una afirmación sobre el comportamiento asintótico de la función de Green asociada a

una carga puntual. Por otra parte las fibras naturales son pedazos de pelo o de hebra que

proceden de la naturaleza, es decir, se obtienen directamente de animales o de vegetales,

y se hilan para producir hilos o hebras. Las fibras de origen animal son de lana, pelo,

plumas y secreciones, como la seda. Sin embargo, las fibras naturales pueden ser

procesadas químicamente para mejorar sus propiedades. Estas fibras son generalmente

derivadas de la madera pero estos procesos son altamente industrializados y no se

dispone aún en países en desarrollo. A tales fibras se les conoce como fibras naturales

procesadas. Sin lugar a dudas, las fibras naturales conforman tejidos que se han vuelto

telas esenciales e importantísimas para la sociedad, porque no solamente se producen y

comercializan para que la gente se vista y abrigue sino también para contribuir en el

desarrollo de industrias que impulsan las economías de los países del mundo.

En los últimos años se han logrado grandes adelantos y se han realizado también

diversas investigaciones para incorporar fibras de refuerzo al mortero y al concreto,

dando como resultado diversos materiales utilizados en la industria de la construcción.

Las fibras utilizadas han sido muy variadas, desde fibra de acero, fibra de vidrio,

polipropileno, fibras de nylon, y algunas otras fibras sintéticas, hasta fibras de origen

natural como estopa de coco entre otros. Sin embargo, a la primera gama de fibras

arriba mencionadas, se les puede considerar generalmente inapropiadas para países en

desarrollo, debido a los altos costos y abastecimiento limitado de dichas fibras, lo que

ha dirigido la atención hacia las fibras naturales, ya sea de origen vegetal o de origen

animal.

2.3. Variable

2.3.1 Concepto

Este concepto es complejo de definir por su misma importancia, sin embargo, encontramos algunas definiciones que nos permitirán esclarecer este proceso.

Para Martínez (2008,46) manifiesta que:” Las fibras naturales son sustancias

muy alargadas producidas por plantas y animales, que se pueden hilar para

obtener hebras, hilos o mejor las resistencias de algún componente.”

Así mismo Bravo (2010,25) señala:” Dentro de las propiedades más atractivas

de las fibras podemos mencionar que son resistentes, rígidas y de poco peso.


Dependiendo de las condiciones para las cuales se requiera el elemento, la fibra

deberá ser seleccionada para resistir ciertas condiciones específicas.”

Perles (2005,56) Al referirse a la fibra natural considera que “…el objeto de la

utilización de fibras es que de esta manera se consigue mejor resistencia en

condiciones específicas, incluso a altas temperaturas. Quizá uno de los mejores

beneficios que se pueden obtener es la alta rigidez y alta relación

resistencia/peso.”

Para Centeno (2009,38) Indica “Los materiales compuestos reforzados con

fibras, son materiales que contienen fibras en su interior. Se forman por la

introducción de fibras fuertes, rígidas y frágiles dentro de una matriz más

blanda y dúctil.”

Bravo (2010,57) La capacidad de refuerzo de una fibra depende del grado en

que los esfuerzos pueden serle transferidos desde la matriz, grado que a su vez

está regido por las características intrínsecas de la fibra, como por ejemplo

resistencia a la tensión más resistente que esta; capacidad de resistir

deformaciones muy superiores a las deformaciones con las que la entidad

principal se agrietaría; módulo de elasticidad alto para aumentar el esfuerzo que

soporten en un elemento bajo carga.

Como síntesis diremos que las fibras naturales son cada uno de los filamentos que

entran en la composición de los tejidos orgánicos vegetales o animales, que son

resistentes, rígidas y de poco peso. Depende de las condiciones para las cuales se

requiera el elemento, la fibra deberá ser seleccionada para resistir ciertas condiciones

específicas.

2.3.2 Dimensiones

a) Relación de forma

Hernández (2011) precisa sobre la relación de la forma de las fibras:

“La resistencia del material aumenta cuando la relación longitud divido

diámetro (l/d) es grande. Lograr que la resistencia aumente se consigue

utilizando fibras de diámetros lo más pequeño posible, la explicación a

lo anterior es sencilla, debido a que las fibras se fracturan por defectos

en la superficie, por lo tanto, mientras menor sea el diámetro menor será


el área superficial y por lo tanto mayor será la resistencia. También

deben utilizarse preferiblemente fibras largas, puesto que los extremos

soportan menos carga que el centro de las fibras, entonces mientras más

largas sean las fibras menos extremos habrá dentro de la pieza. Es

posible utilizar también fibras cortas, para ello las fibras que se

utilizarán que serán cortas deben poseer una relación de forma por

encima de algún valor crítico, para conseguir buena resistencia y fácil

procesado. (p. 45)

b) Cantidad de fibras

Herbert (2009) menciona en su investigación:

“En cuanto a la cantidad de fibras que debe utilizarse se ha estimado

que una fracción mayor en volumen de fibras incrementa la resistencia

y la rigidez del compuesto. Sin embargo, existen ciertos valores ya

determinados que nos indican la fracción máxima en volumen de fibras

que puede utilizarse para obtener resultados satisfactorios.

Para obtener resultados adecuados la fracción máxima en volumen de

fibra que se recomienda utilizar es aproximadamente el 80%, es

indispensable resaltar y tener presente que si se sobrepasa esta relación

los resultados serán adversos, esto debido a que más allá de esta

cantidad las fibras ya no quedan totalmente rodeadas por la matriz,

obteniéndose un material menos resistente.” (p. 81)

c) Orientación de las fibras

Hernández (2011) explica que:

“Dentro de la matriz las fibras pueden ser colocadas con orientaciones

diversas, para poder obtener un comportamiento isotrópico, es decir

para obtener propiedades homogéneas en el material, se colocan fibras

cortas con orientación aleatoria.

El ordenar las fibras unidireccionalmente produce un comportamiento

anisotrópico, en este caso la resistencia y la rigidez son paralelas a las

fibras, esto quiere decir que cuando la orientación es perpendicular a las

fibras la resistencia es menor que cuando se orientan en paralelo,

también es posible observar que estas propiedades disminuyen con el

aumento del ángulo entre las fibras y la tensión aplicada. Si se requiere


es posible diseñar las propiedades de estos materiales, para soportar

condiciones de carga diferentes; en pocas palabras, se pueden introducir

fibras largas y continuas en varias direcciones, consiguiendo un

compuesto casi isotrópico”. (p. 105)

d) Matrices

Escobar (2007) manifiesta sobre las matrices:

“La función primordial de la matriz es, soportar las fibras

manteniéndolas en una posición correcta, transferir la carga a las fibras

fuertes, proteger de sufrir daños durante su uso y fabricación, evitar la

propagación de grietas a lo largo del compuesto. También se sabe que la

matriz, es responsable de controlar el comportamiento del elemento en

las condiciones específicas para las que fue diseñado debido a que

además de unir las fibras sirve como un forro para las fibras

protegiéndolas de las condiciones exteriores”. (p. 156)

e) Unión y rotura

Paiz (2010) presenta a la unión y rotura como propiedades fundamentales y

menciona:

“Es necesario que las fibras se encuentren perfecta y firmemente unidas

al material de la matriz, esto con el objetivo de que las cargas se

transfieran correctamente de la matriz a las fibras. Se debe mencionar

que si la unión es pobre o débil, las fibras pueden salir de la matriz

durante la carga, reduciendo la resistencia en general y específicamente

la resistencia a la fractura del elemento.

La similitud de los coeficientes de expansión térmica de ambos

materiales es una de las propiedades que deben tomarse en

consideración al introducir fibras en una matriz, pues si tanto la matriz

con la fibra se expande o contrae de forma distinta, se pueden romper

las fibras o su unión con la matriz”. (p. 79)

2.4. Formulación de Hipótesis

2.4.1 Hipótesis General

La fibra natural de origen animal (pluma de pollos) podrá reducir la fisuración

en las losas de concreto.


2.4.2 Variable

Fibra natural de origen animal.

2.4.3 Operacionalización

VARIABLE DIMENSION INDICADORES

FIBRA

NATURAL

RELACION DE

FORMA

Mide la resistencia de la fibra en relación del

diámetro, ya que mientras menor sea este mayor será

la resistencia. También las fibras tienen que ser

largas ya que los extremos soportan menos cargas.

CANTIDAD DE

FIBRAS

En cuanto a la cantidad de fibra que debe utilizarse,

se ha estimado que mientras más sea el volumen de

las fibras mayor será la resistencia y la rigidez del

concreto, pero esta no debe exceder del 80% ya que

en vez de aumentar la resistencia la reducirá.

ORIENTACION

DE LAS FIBRAS

La orientación de la fibra también es un aspecto

importante ya que, determinará si el material

aumentada la resistencia o la reducirá. Tener una

orientación unidireccional hará que el compuesto

tenga menor resistencia, por lo que la fibra debe

tener una orientación aleatoria para que el material

tenga un comportamiento isotrópico.

MATRICES

La principal función de la matriz es soportar a las

fibras y mantenerlas en la posición correcta, para que

los esfuerzos sean repartidos uniformemente en todas

las fibras, para así evitar grietas en el compuesto.

UNION Y

ROTURA

Para que las cargas se transfieran correctamente y de

manera uniforme, las fibras deberán estar firmemente

unidas a la matriz, cabe mencionar que si las fibras

no se encuentran unidas correctamente reducirá la

resistencia del material.


CAPÍTULO IIIASPECTOS METODOLÓGICOS

3.1. TIPO Y NIVEL DE INVESTIGACIÓN

La investigación es de tipo aplicado y el nivel descriptivo.

3.2. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

Como método general de investigación utilizaremos el método científico con sus

respectivos procedimientos (planteamiento del problema, formulación de hipótesis,

elaboración del marco teórico, aplicación y conclusiones).

Como métodos teóricos emplearemos el analítico – sintético; inductivo – deductivo y el

hipotético deductivo y como método empírico tendremos en cuenta la observación.

3.3. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

El diseño es descriptivo – comparativo, cuyo esquema es:


M1 O1xyz

O1xyz =? O2xyz

Donde:

M1 = Muestra de estudio 1.

M2 = Muestra de estudio 2.

O1xyz = Medición de la resistencia a la compresión del concreto M1

O2xyz = Medición de la resistencia a la compresión del concreto con fibra natural M2

O1xyz = O2 xyz = Comparación de la resistencia a la compresión entre M1 y M2

x,y,z = Designa las variables de comparación: asentamiento, f’c, tiempo.

POBLACIÓN Y MUESTRA

Población universo

Lo constituyen todos los tipos de concreto reforzados.

Población Accesible

Lo constituyen todos los tipos de concreto reforzados con fibra.

Muestra

La muestra lo constituirán las probetas de 6x12 de concreto reforzado con fibra natural de

origen animal (plumas de pollo)

Técnica

No probabilística


TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE ACOPIO DE DATOS


3.4. TÉCNICA DE PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE LOS DATOS

Todos los datos obtenidos serán procesados mediante el análisis estadístico tanto el

descriptivo e inferencial, haremos uso de la distribución de frecuencias, medidas de

tendencia central (media, mediana y moda), las medidas de variabilidad (rango, desviación,

estándar y varianza, coeficiente de variación) y para validar las hipótesis haremos uso de t

de student.


CAPÍTULO IVANÀLISIS E INTERPRETACION DE DATOS

Después de haber realizado el proceso de recolección de datos, tanto en las pruebas de Slump (trabajabilidad) y resistencia a la compresión; los resultados obtenidos son los siguientes, esta nos servirá para realizar las pruebas estadísticas comparativas para ver si existen diferencias significativas entre estas.

Tipo de concreto

Edad (Días)

Resistencia esperada (kg/cm3)

Resistencia (kg/cm3)





Concreto sin adición

1 152 155 152 154 152 1523 177 175 177 177 177 1767 228 230 228 229 228 227

Adición en g/m3 100 250 500

Concreto adicionado

1 160 159 160 163 160 1583 185 182 185 188 185 1817 240 238 240 242 240 237


Análisis de comparación de medianas de las muestras de concreto sin adición.

Al aceptar la Hipótesis Nula estamos concluyendo que NO existen diferencias significativas entre las medianas de la resistencia a la compresión de los 3 grupos de concretos sin adición.


Resumen de contrastes de hipótesisHipótesis nula Prueba Sig. Decisión

1

Las distribuciones de Concreto sin adición grupo 1, Concreto sin adición grupo 2 and Concreto sin adición grupo 3 son las mismas.

Análisis bidimensional de Friedman de varianza por rangos para muestras relacionadas

,368Conserve la hipótesis nula.

Se muestran significaciones asintóticas. El nivel de significancia es ,05.

Análisis de comparación de medianas de las muestras de concreto sin adición.


1

Las distribuciones de Concreto adicionado con 100g/m3, Concreto adicionado con 250g/m3 and Concreto adicionado con 500g/m3 son las mismas.

Análisis bidimensional de Friedman de varianza por rangos para muestras relacionadas

,050Rechace la hipótesis nula.


Al rechazar la Hipótesis Nula estamos concluyendo que si existen diferencias significativas entre las medianas de la resistencia a la compresión respecto a la cantidad de fibra natural que adicionamos al concreto.


En esta parte compararemos el promedio de la resistencia la compresión de los 3 grupos de concreto sin adición con la resistencia a la compresión del concreto adicionado con 100g/m3 de pluma de aves.




1

La mediana de las diferencias entre Promedio de la resistencia a la compresion y Concreto adicionado con 500g/m3 es igual a 0.

Prueba de Wilcoxon de los rangos con signo para muestras relacionadas





1

La mediana de las diferencias entre Promedio de la resistencia a la compresión y Concreto adicionado con 100g/m3 es igual a 0.





1

La mediana de las diferencias entre Promedio de la resistencia a la compresión y Concreto adicionado con 250g/m3 es igual a 0.


,215Rechace la hipótesis nula.


CAPÍTULO VASPECTOS ADMINISTRATIVOS

4.1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES (3 MESES)

4.1.1. Cronograma

ACTIVIDADTIEMPO(DIAS)

Abril Mayo Junio4 6 11 13 18 20 25 27 2 4 9 11 16 18 23 25 30 1 6

Elaboración del Proyecto, de Investigación X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

Reajuste Proyecto de Investigación

X X

X X

Elaboración, Técnicas e Instrumentos, Acopio de datos

X X

Codificación, Tabulación e Interpretación de la Información

X X X X X X X X

Redacción e Informe Final X X XPresentación de Informe final Dictamen de Informe Final Sustentación y Aprobación


4.2. PRESUPUESTO

4.3. FINANCIMIENTO

4.3.1. Costo del proyecto

Teniendo en cuenta los materiales de escritorio y demás servicios el costo total será S/. 150 nuevos soles.

4.3.2. Financiamiento

Nuestro trabajo de investigación será autofinanciado.


REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA1. ACI Committee 224.Control of cracking in concrete structures. USA.

2. ASTM C33. (2003). Standard specification for concrete aggregates. USA.

3. ASTM C231. (2004). Standard test method for air content of freshly mixed concrete by the pressure method. USA.

4. ASTM C143. (2005). Standard test method for slump of hydraulic cement concrete. USA.

5. ASTM C138. (2001). Standard test method for density (unit weight), yield and air content (gravimetric) of concrete. USA.

6. ASTM C39. (2004). Standard test method for compressive strength of cylindrical specimens. USA.

7. ASTM C496. (2002). Standard test method for flexural strength of concrete (using simple beam with third point loading. USA.

8. Bravo Celis, J. (2008). Comportamiento mecánico del hormigón reforzado con fibra de vidrio: influencia del porcentaje de fibra adicionado. Chile.

9. Centeno Miranda, C. (2009). Materiales compuestos reforzados con fibra. Colombia: Georgia.

10. Hernández, E. (2011). “Análisis comparativo de la resistencia a la compresión, tensión indirecta y a la flexión de concreto fibroreforzado de matriz cementicia y plumas de ave: pollos” Tesis para optar el título profesional de Ingeniero Civil, USAC.Guatemala.

11. Martinez, P.(2008). Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. España: McGraw-Hill.

12. Perles, P. (2005). Hormigón armado. Buenos Aires: Nobuko

13. Rojas Silva Santisteban, H. (2009). “Concreto reforzado con fibra natural de origen animal (plumas de aves)” Tesis para optar el título profesional de Ingeniero Civil, URPM.Lima.


MATRIZ DE CONSISTENCIACONCRETO REFORZADO CON FIBRA NATURAL DE ORIGEN ANIMAL

PROBLEMA OBJETIVOS HIPÓTESIS Y VARIABLES DIMENSIONES, INDICADORES E INDICES DE VARIABLESPROBLEMA GENERAL: ¿Las plumas de las aves pueden sustituir a los aditivos superficiales?

PROBLEMAS ESPECIFICOS¿Qué diferencia existe entre la fibra sintética y la fibra animal?

¿En que influyen las fibras naturales en las características del concreto?

OBJETIVO GENERAL:

Desarrollar un concreto adicionado con plumas de aves como reemplazo de fibra sintética que reduzca la fisuración en las losas de concreto. Logrando que este concreto sea una alternativa económicamente más accesible para la población del valle del Mantaro.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar el contenido óptimo de las fibras de concreto tomándose en cuenta la inhibición de las fisuras causadas por la contracción plástica. Estudiar las propiedades del concreto endurecido utilizando fibra sintética y fibra natural de origen animal (pluma de aves).

HIPÓTESIS PRINCIPAL: La fibra natural de origen animal (pluma de pollos) podrá aumentar la resistencia a la compresión del concreto.

HIPÓTESIS ALTERNATIVA:HO La fibra natural de origen animal (pluma de pollos) NO podrá aumentar la resistencia a la compresión del concreto.

VARIABLESX1= Concreto sin adición.X2= Concreto reforzado con adición.

VARIABLES: Fibra natural de origen animal.


VARIABLE DIMENSION INDICADORES

FIBRA NATURAL

RELACION DE FORMA

Mide la resistencia de la fibra en relación del diámetro, ya que mientras menor sea este mayor será la resistencia. También las fibras tienen que ser largas ya que los extremos soportan menos cargas.

CANTIDAD DE FIBRAS

En cuanto a la cantidad de fibra que debe utilizarse, se ha estimado que mientras más sea el volumen de las fibras mayor será la resistencia y la rigidez del concreto, pero esta no debe exceder del 80% ya que en vez de aumentar la resistencia la reducirá.

ORIENTACION DE LAS FIBRAS

La orientación de la fibra también es un aspecto importante ya que, determinará si el material aumentada la resistencia o la reducirá. Tener una orientación unidireccional hará que el compuesto tenga menor resistencia, por lo que la fibra debe tener una orientación aleatoria para que el material tenga un comportamiento isotrópico.

MATRICES

La principal función de la matriz es soportar a las fibras y mantenerlas en la posición correcta, para que los esfuerzos sean repartidos uniformemente en todas las fibras, para así evitar grietas en el compuesto.

UNION Y ROTURA

Para que las cargas se transfieran correctamente y de manera uniforme, las fibras deberán estar firmemente unidas a la matriz, cabe mencionar que si las fibras no se encuentran unidas correctamente reducirá la resistencia del material.

METODO Y DISEÑO POBLACIÓN Y MUESTRA TÉCNICAS E INSTRUMENTOS TRATAMIENTO ESTADÍSTICOMETODO: Como método general de investigación utilizaremos el método científico con sus respectivos procedimientos (planteamiento del problema, formulación de hipótesis, elaboración del marco teórico, aplicación y conclusiones).Como métodos teóricos emplearemos el analítico – sintético; inductivo – deductivo y el hipotético deductivo y como método empírico tendremos en cuenta la observación.

DISEÑO:El diseño es descriptivo – comparativo, cuyo esquema es:

Donde:M1 = Muestra de estudio 1.M2 = Muestra de estudio 2.O1xyz = Medición de la resistencia a la compresión del concreto M1O2xyz = Medición de la resistencia a la compresión del concreto con fibra natural M2O1xyz = O2 xyz = Comparación de la resistencia a la compresión entre M1 y M2x,y,z = Designa las variables de comparación: asentamiento, f’c, tiempo.

POBLACIÓN: Población universo

Lo constituyen todos los tipos de concreto reforzados.

Población Accesible

Lo constituyen todos los tipos de concreto reforzados con fibra.

MUESTRA: La muestra lo constituirán las probetas de 6x12 de concreto reforzado con fibra natural de origen animal (plumas de pollo)

Las hipótesis de trabajo, serán procesadas a través de dos (2) métodos estadísticos: La Prueba Chi_Cuadrado de Independencia y la fórmula estadística PRODUCTO MOMENTO para el Coeficiente de Correlación Lineal de Pearson, (r), aplicada a los datos muestrales, procediéndose en la forma siguiente:

El estadístico a usar para esta prueba está dado por:

t= ( x1−x 2 )−(u1−u2 )

√s1

2

n1+s2

2

n2

Y la relación será cuantificada mediante el Coeficiente de Correlación de Pearson, el cual está dado por:

r=n∑ XY−∑ X∑Y

√ [n∑ X2−(∑ X )2 ] [n∑Y 2−(∑ Y )2 ]

3º De dicha prueba estadística, a través del valor de “r” veremos qué tipo de correlación existe entre los cambios propuestos en el Proyecto Educativo Institucional y lo esperado en la Gestión Educativa de la I.E. No. 1233 “M.F.C.N”


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