ELASTICIDAD DEL HORMIGON

ELASTICIDAD DEL HORMIGN

Qu es elasticidad?Es la capacidad de algunos materiales para volver a su forma inicial luego de haber retirado la fuerza que actuaba sobre ellos.

El concreto no es un material eminentemente elstico, esto se puede observar fcilmente si se somete un espcimen a esfuerzos de compresin crecientes hasta llevarlo a la falla, con lo cual se puede definir la mxima resistencia medida de un espcimen de concreto a carga axial.

El objeto vuelve a su forma normal.

El objeto queda deformado

El objeto vuelve parcialmente a su forma original

Qu es el mdulo de elasticidad?Es la razn entre el incremento de esfuerzo aplicado a un material y el cambio correspondiente a la deformacin unitaria que experimenta. Tiene el mismo valor para una traccin que para una compresin, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor mximo denominado lmite elstico. Determinacin del Mdulode elasticidad esttico y relacin de Poisson para el hormign

Preparacin de Especmenes cilndricos moldeadosDurante el tiempo que transcurra entre el retiro de los especmenes del cuarto de curado deben protegerse cubrindolos con una jerga hmeda para evitar que pierda humedad, evitando a la vez cambios en la temperatura en el rea de ensayo.

Una vez retirados los especmenes del cuarto de curado, determinar su peso y medir.

EnsayoSe debe iniciar el ensayo de los especmenes en los que se determinar el mdulo de elasticidad.Cabe decir que hay que tomar lecturas de deformacin y carga en tal cantidad que pueda definirse mediante interpolacin, calculado o grficamente, el esfuerzo (S1), correspondiente a la deformacin unitaria de 50 millonsima (e1), as como la deformacin unitaria (e2), correspondiente al 40 % del esfuerzo mximo (S2). No deber interrumpirse la carga en la toma de cada lectura, para lo cual, normalmente es necesario contar cuando menos con 3 personas para la realizacin de la prueba.

Colocar el espcimen en una superficie horizontal plana y firme, debe tenerse la precaucin de que, al colocar el dispositivo en el espcimen ste quede exactamente al centro de los anillos, fijndolos firmemente mediante los anillos de punta, para evitar que existan deslizamientos.

Es importante verificar que los micrmetros del deformmetro queden perfectamente verticales, paralelos al eje longitudinal del espcimen, asegurndose que el vstago del micrmetro tenga la carrera suficiente para la deformacin que deba registrarse.

Una vez ajustados los micrmetros, hay que retirar cuidadosamente las barras que separan los anillos, observando que los indicadores de los micrmetros no registren movimientos importantes.

Colocar el espcimen con el deformmetro sobre la platina de la prensa, centrndolo adecuadamente antes de proceder a la aplicacin de la carga.

Colocar la cartula de los micrmetros en 0,0 (Cero).

Aplicar la primera precarga de 10 al 15 % del promedio de la resistencia de ruptura, obtenida en los especmenes compaeros ensayados a compresin.

Aplicar una segunda precarga hasta el mismo nivel que la anterior, registrando cargas y deformaciones cada tonelada hasta 5, despus se incrementa a cada 5 t. Al retirar la carga se observa si las agujas de los micrmetros regresaran a 0,0 (cero), y si la deformacin leda en ellos es similar.Posteriormente, aplicar la carga de ensayo, registrando deformaciones cada tonelada hasta una carga de 5. Si la cartula de la prensa lo permite en las primeras 2 t, registrar las deformaciones cada 0,5 t, de no ser as, las lecturas deben registrarse cada tonelada hasta llegar a 5.De 5 toneladas en adelante, las deformaciones deben registrarse cada 5 toneladas, hasta llegar al 60% del esfuerzo mximo obtenido en los especmenes ensayados, la velocidad de la carga en las primeras 5 t debe ser de 1 min, de ah en adelante 20 s por cada 5. Una vez alcanzada la carga que representa el 60 % de la mxima obtenida en el ensaye a compresin, es importante reducir la velocidad de aplicacin de la carga para permitir que se aflojen los tornillos que fijan los anillos, se proseguir con la aplicacin de la carga a la velocidad indicada hasta llegar a la carga mxima o falla del espcimen.

ClculoPara calcular el mdulo de elasticidad se procede de la forma siguiente:Con el rea del espcimen, las cargas, las lecturas de deformacin y la longitud de medicin, deben calcularse los esfuerzos y las deformaciones unitarias correspondientes a cada carga, as como el esfuerzo mximo.Trazar la curva de esfuerzo-deformacin unitariaDeterminar el esfuerzo S1 en kg/cm2 correspondiente a la deformacin unitaria (e1) de 0.000 050.

Determinar el esfuerzo S2 correspondiente al 40% del esfuerzo mximo.Determinar la deformacin unitaria e2correspondiente al esfuerzo S2.Calcular el mdulo de elasticidad empleando la frmula siguiente:E = (S2- S1) / (e2 0.000050)En donde:E es el mdulo de Elasticidad en kg/cm2

Para calcular la relacin de Poisson se procede con la siguiente frmula:M = (et2-et1) / (e2- 0,000050)M, es la relacin de Poisson.et2,es la deformacin transversal unitaria a la altura media del espcimen, producida por el "esfuerzo S2.et1,es la deformacin transversal unitaria a la altura media del espcimen, producida por el esfuerzo S1.

Debemos tener en cuenta tambin que el mdulo de elasticidad del hormign estructural normalmente vara entre:

y se suele asumir como

adems se sugiere la siguiente ecuacin para concretos de 90 a 155 lb/pie3:

Cualquiera que sea la expresin que se use, no se debe perder de vista que el valor que se obtenga es til solamente a nivel de anteproyecto, para el proyecto final de una obra se debe emplear el mdulo de elasticidad del concreto que realmente estar en la obra, esto slo es posible si el estructurista tiene el cuidado de recabar la informacin del productor local del concreto, o en su defecto se deben cotizar las pruebas respectivas con cargo al trabajo de anlisis y diseo.

Es muy peligroso para la seguridad de la estructura emplear indiscriminadamente frmulas cuando se desconocen las caractersticas elsticas del concreto que se puede fabricar en la zona donde se construir la obra.Concreto (Hormign) de Resistencia:E =110 Kg/cm2.215000130 Kg/cm2.240000170 Kg/cm2.275000210 Kg/cm2.300000300 Kg/cm2.340000380 Kg/cm2.370000470 Kg/cm2.390000

FACTORES QUE AFECTAN EL MDULO DE ELASTICIDAD Un mayor contenido de humedad conduce a un mayor mdulo de elasticidad porque durante el secado se produce microfisuracin.La velocidad de aplicacin de la carga afecta el valor del mdulo de elasticidad porque para velocidades pequeas se obtienen valores menores.El mdulo de elasticidad de la pasta de cemento esta determinado por su porosidad, dependiendo as de la relacin agua, cemento, contenido de aire , grado de hidratacin del cemento y la presencia de adhesiones minerales.Cuando mayor sea el mdulo de elasticidad de los agregados y su contenido en el hormign mayor ser el modulo de elasticidad obtenido. ImportanteEl coeficiente de dilatacin trmica del hormign es muy parecido al del acero, por esa razn, pueden hacer un excelente equipo.

Respecto a la elasticidad del hormign, existe, y para el clculo, se acepta que en compresin, se deforme hasta un 5% de su longitud, y en traccin, un 2 o 3%. El acero para construccin, debe deformarse como mnimo un 12%. una vez que superado esos valores, ya estamos hablando de deformaciones plsticas.

Para el concreto no se puede establecer un mdulo de elasticidad constante y su valor depender de la intensidad de la carga, de las cargas de corta y larga duracin, de la fatiga de ruptura del concreto y tambin de su peso volumtrico.

UsosEs importante su utilizacin en la construccin de infraestructuras y edificios en zonas ssmicas. Un tipo de hormign elstico o moldeable ha sido desarrollado por la Universidad de Michigan , y se comenzar a utilizar ya este ao en la reconstruccin del puente Ypsilanti, Mich. por el Michigan Department of Transportation. Es 500 veces mas resistente a la fractura y 40% mas ligero que el hormign convencional, debido a que aparte de que estamos ante un nuevo material mucho ms elstico que el cemento convencional, lo realmente interesante es su capacidad de auto-repararse con el carbonato clcico que produce cuando est expuesto a la lluvia y al dixido de carbono. Adems en su interior lleva un 2% de una mezcla de fibras , segn las pruebas realizadas en el Engineered Cement Composites (ECC)pero este tipo de fibra es nueva y especialmente buscada , son microscpicas y actan de ligamento hacindolo mas flexible y sobretodo evitando las diferencias de expansin entre los materiales actuales por diferencias de temperatura, cemento e hierro, que obliga a hacer puentes con juntas de expansin , una demostracin de limitacin tecnolgica que con este nuevo material se evitara pues no se producen movimientos expansivos.