BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERIA

COLEGIO: INGENIERIA CIVIL

Proyecto

Ensaye y Graficas Esfuerzo-Deformacin de Materiales

Alumno

Ricardo Luna Benito

Matricula

201432389

Materia

Mecnica de Solidos I

Seccin: 001

Fecha: 30 de Octubre del 2015

I

ndice

Contenido Introduccin .................................................................................................................................. 1

MAQUINAS UNIVERSALES ..................................................................................................... 2

Qu es una mquina de ensaye universal?............................................................................... 2

Tipos de Maquinas .................................................................................................................... 2

Maquinas universales Oleodinmicas F 060/U-F 060 ....................................................... 2

Tipos de ensayos en esta maquina...................................................................................... 3

MAQUINA MEM-101 .............................................................................................................. 4

Normas en un Ensaye del acero ................................................................................................ 5

Norma: ASTM A370 ............................................................................................................. 6

Norma: ASTM A262 ............................................................................................................. 6

Norma: ASTM E8 ................................................................................................................. 6

Tipos de Aceros ............................................................................................................................. 7

Aceros de uso comercial ........................................................................................................... 7

Acero galvanizado ..................................................................................................................... 7

Aceros de uso industrial ............................................................................................................ 8

Aceros al carbn .................................................................................................................... 8

Aceros Estructurales .............................................................................................................. 9

Ensaye a Tensin en el Acero ..................................................................................................... 10

Grafica Esfuerzo Normal Deformacin Unitaria del Acero Estructural .................................. 13

Ensaye de compresin en el concreto.......................................................................................... 15

Clasificacin del concreto. ...................................................................................................... 15

Procedimiento Para Realizar Un Ensayo................................................................................. 17

Procedimiento para realizar la prueba ..................................................................................... 22

Graficas Esfuerzo Normal Deformacion Unitaria del Concreto Estructural ............................ 25

RESULTADOS ........................................................................................................................... 26

CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 27

1

Introduccin

Desde el siglo XVlll, el acero poco a poco fue el reemplazo eficazmente a las diferentes

aleaciones de hierro como elemento estructural, en un principio para la construccin de

puentes y para finales del mismo siglo para la construccin de edificios de altura,

refinando cada vez ms su proceso de fabricacin y sus aplicaciones hasta convertirse

en uno de los materiales de construccin ms utilizados hasta la actualidad y est en el

futuro de la construccin. Como ya sabemos existen diferentes tipos de acero, los cuales

tienen un uso especfico, no podremos utilizar el mismo acero que se usa para la

construccin de puentes que un acero para la construccin de un edificio, las

especificaciones son totalmente diferentes, algo similar ocurre con el empleo del

concreto, las principales pruebas del concreto se enfocan a sus resistencia a la

compresin, como sabemos en Mxico predominan distintos tipos climas en

determinadas zonas, lo cual vuelve importante las pruebas de tensin en los aceros y las

pruebas de compresin en el concreto, no podemos usar el mismo material en una zona

donde llueve constantemente a una zona donde siempre hace calor, es decir el factor

clima es importante para tomar la mejor decisin de qu tipo de material debemos de

utilizar, esta decisin la podremos tomar gracias a las maquinas universales de ensayo,

las cuales gracias al progreso tecnolgico nos brindan distinta informacin acerca de las

principales propiedades que posee un material, su correcta operacin depender si a

persona est calificada para su correcta operacin, los ensayos no se realizan de la nada,

hay que llevar un cierto proceso, tanto las probetas de acero como los cilindros de

concreto deben cumplir ciertas normas para llevar acabo el ensaye a tensin o

compresin respectivamente.

Una vez hecho el ensayo se deber cubrir un cierto informe acerca de los resultados que

nos arrojan las mquinas de ensaye, a continuacin se presenta la informacin necesaria

para saber los criterios que se deben tomar en cuenta, asi como la interpretacin de los

resultados.

2

MAQUINAS UNIVERSALES

Qu es una mquina de ensaye universal?

En ingeniera se conoce como mquina universal a una mquina que se asemeja

a una prensa con la cual podemos someter materiales a ensayos de traccin y

compresin para medir sus propiedades. La presin se logra mediante placas o

mandbulas accionadas por tornillos o un sistema hidrulico. Esta mquina se utilizada

en la caracterizacin de nuevos materiales. Los polmeros son un ejemplo del empleo de

esta mquina.

Tipos de Maquinas

Existen varios tipos de mquinas como lo son: De una sola columna, Doble

columna, De Suelo, Serie Satec y de Automatizacin.

Maquinas universales Oleodinmicas F 060/U-F 060

El marco de estas mquinas es del tipo de columnas, los dispositivos de

aplicacin de fuerza son autoalineantes, eliminndose de esta forma molestos esfuerzos

transversales y momentos de flexin debidos a probetas no simtricas o mal colocadas.

Se ha optado por empotrar en el travesao mvil las guas de los dispositivos de

flexin para as reducir al mnimo las operaciones de

preparacin de la mquina para este tipo de ensayos, las

guas y los patines porta-rodillos permanecen en el

travesao. Gracias a esto es posible realizar ensayos de

flexin con cargas que pueden alcanzar hasta la mxima

capacidad del gato.

El cabezal de traccin inferior se desplaza

elctricamente, el sistema de control, los mandos, y las

funciones de lectura y procesamiento de datos se

encuentran en un armario de control. La regulacin de

los parmetros de esfuerzo/deformacin es automtica.

Las mediciones de ensayo se visualizan en tiempo real y son memorizadas

automticamente; de forma que los datos pueden ser:

Almacenados para crear un archivo electrnico.

Impresos en papel.

3

Organizados y visualizados grficamente.

Procesados para la elaboracin de certificados y grficas.

Tipos de ensayos en esta maquina

El software del equipo comprende ensayos de traccin, compresin y flexin de

metales. Para los ensayos de traccin se admiten redondos con dimetro entre 5 y 50

mm, probetas planas de 3 a 40 mm (espesor) y de 60 mm de anchura. Esta mquina con

las mordazas adecuadas admite trenzas de 0,5 y 0,6 de dimetro; la velocidad de

incremento de carga en campo elstico puede seleccionarse entre 5 y 30 N/mm2/s.

Los resultados arrojados se refieren a:

El lmite elstico inferior o convencional

La determinacin de la resistencia de traccin

La determinacin del alargamiento de rotura

(%)

El cambio automtico de control de fuerza en el

momento que se alcanza el lmite elstico.

Para los ensayos de compresin son posibles muestras de dimetro entre 16 y 30 mm; la

velocidad de incremento de carga puede seleccionarse entre 2 y 15 N/mm2/s. Capacidad

mxima: 600 KN. El ensayo puede automticamente interrumpirse cuando se alcanza un

determinado porcentaje de deformacin;

Los resultados hacen referencia a:

Lmite elstico convencional.

Para el ensayo de flexin, la velocidad de incremento de carga puede seleccionarse entre

0.1 y 5 N/mm2/s, el ensayo puede interrumpirse cuando se alcanza una determinada

flecha o una carga determinada; pueden realizarse otras mediciones diferidas

temporalmente y con carga constante.

4

MAQUINA MEM-101

Mquina de doble columna, este modelo concibe un rango de esfuerzos muy extensos,

los cuales van desde los 50 hasta los 300kN. Permite ser utilizada en la mayora de los

ensayos normalizados en que existan fuerzas totales por debajo de 30 Tm. a velocidades

limitadas, tanto en traccin como en compresin.

Esta mquina puede adaptarse a diferentes tipos de ensayos, se pueden efectuar tanto en

traccin como en compresin, y bajo las condiciones ambientales que se consideren

oportunas como lo son: a bajas temperaturas, con cmaras climticas, y, a altas

temperaturas, con placas calefactoras, hornos, entre otros. Puede instalarse en cualquier

lugar del laboratorio de ensayo que se considere oportuno; es fcil de transportar y no

requiere de un mantenimiento muy exigente.

La forma de manejar este tipo de mquinas es muy

sencillo, incluso la pueden manejar personal no

calificado. El nmero de pasos a realizar en los ensayos

se ha reducido al mnimo, una vez seleccionada la

velocidad y control, lo nico que se tendr que hacer

ser colocar la probeta y dar la orden de marcha. La

mquina toma automticamente las condiciones

preestablecidas, ejecutando el ensayo de forma

totalmente automtica. La mquina contiene un sistema

de retorno rpido automtico para cuando se termina un

ensayo y rompe la probeta

Algunas de sus caractersticas son:

Versatilidad de empleo.

Precisin del control y medidas.

Adaptabilidad a las ms exigentes opciones exteriores.

Sistema de control por ordenador.

Sistema automatizado para la realizacin de los ensayos y obtencin de resultados.

Gran facilidad de manejo.

Traccin alambres.

5

Traccin chapas.

Traccin barras corrugadas.

Traccin de aluminios.

Normas en un Ensaye del acero Los ensayos se aplican con las normas ASTM(normativa desarrollada por la American

Society for Testing and Materials) como estndares para la ejecucin de ensayos de

materiales estableciendo las condiciones y procedimientos ms adecuados para la

obtencin de buenos resultados. Existen otras normas como lo son: las britnicas

(British Standards) y francesas. La ms utilizada es la normativa ASTM por su

extendido uso a nivel internacional. Las normas tienen una funcin en la especificacin

de metales para la construccin de la planta y para los productos, tambin tienen

pruebas esenciales para verificar las propiedades de los materiales. Una de dichas

normas para el control de calidad interno y para el cumplimiento de los requerimientos

del cliente es la A370, Mtodos de prueba y definiciones para pruebas mecnicas de

productos de acero, que incluye ensayos tales como los de flexin y Brinell, dureza e

impacto, tensin y Rockwell. Las varias pruebas de la A370 determinan si las

propiedades de un material cumplen con las que se describen en las especificaciones del

producto. Y una serie de anexos de la A370 cubren los detalles particulares de dichos

productos tal como barras, tubos y sujetadores. Adems, la A262, Prcticas para

detectar la susceptibilidad al ataque intergranular en aceros inoxidables austenticos,

puede utilizarse para realizar pruebas de corrosin y evaluar diversos metales. Para

verificar la resistencia y la ductilidad bajo esfuerzo, la E8, Mtodos de prueba para la

tensin en materiales metlicos, bajo la jurisdiccin del Comit E28 sobre Pruebas

Mecnicas, tiene una funcin importante en la comparacin de materiales y el control de

la calidad.

6

Norma: ASTM A370

Esta norma define la prueba estndar para la evaluacin de productos mecnicos y

de acero. Provee el proceso estndar para realizar pruebas de fuerza en acero. La

informacin de esta prueba se puede utilizar para realizar curvas de tensin y estrs.

Estas grficas les permiten a los ingenieros determinar la resistencia del acero a una

temperatura especfica antes de que falle. Cabe destacar que el usuario debe establecer

prcticas de seguridad y salud, el usuario determina las limitaciones antes de su

aplicacin.

Norma: ASTM A262

Es una norma muy consultada, se usa con frecuencia para probar la resistencia a la

corrosin de aceros inoxidables austenticos en entornos especficos y por lo general

contra el ataque intergranular. Los fabricantes y compradores son los principales

usuarios de esta norma.

Norma: ASTM E8

Proporcionan informacin sobre la resistencia y la ductilidad de los materiales en

traccin uniaxial. Esta informacin puede ser de gran ayuda en las comparaciones de los

materiales, el desarrollo de aleacin, control de calidad y diseo en

determinadas circunstancias. Los resultados arrojados por las pruebas de tensin de las

muestras a mquina a las dimensiones normalizadas de las partes seleccionadas de una

pieza o material no del todo pueden representar la fuerza y propiedades de

ductilidad del producto final completo o su comportamiento en servicio en diferentes

ambientes. Estos mtodos de ensayo cubren los test de tensin de los

materiales metlicos en cualquier forma a temperatura ambiente, en concreto, los

mtodos de determinacin de la resistencia a la fluencia, resistencia a la traccin, el

alargamiento, y la reduccin de la superficie.

7

Tipos de Aceros

Aceros de uso comercial

Dentro de la gran variedad de tipos de acero que se producen est el acero destinado al

uso comercial, este acero posee menos resistencia y su calidad es menor. Dentro de los

aceros de uso comercial se encuentra el acero galvanizado, el acero 1010 y el acero A-

36.

Acero galvanizado

Se obtiene a partir de un proceso conocido como galvanizacin, el cual consiste en

recubrir con zinc fundido la superficie del acero para protegerlo de la corrosin. El zinc

es el recubrimiento metlico ms utilizado por su capacidad de sacrifico para proteger el

acero base.

Algunas caractersticas a destacar del acero galvanizado son:

Durabilidad: Dependiendo de las aleaciones en el zinc y otros metales y el que

est expuesto a la intemperie o no son factores que aumentan o disminuyen su

durabilidad. Por lo regular dura ms de 10 aos sin problemas de ningn tipo.

Proteccin integral de las piezas: Esto sucede tanto en el interior como en el

exterior de la estructura, ya que evita la oxidacin.

No necesita mantenimiento, fcil de pintar, triple proteccin.

Usos de acero galvanizado

Arandelas.

Alambres.

Mallas expandidas.

Tuberas.

Ductos.

Tableros.

Cajetines.

Laminas para techos.

Encofrados.

8

Torres de alta tensin.

Piezas estructurales.

Equipamientos de carreteras.

Mobiliario urbano.

Estructuras para el deporte

Aceros de uso industrial

Aceros al carbn

El acero al carbn, acero forjado o tambin llamado acero dulce es ms propenso a la

corrosin, y por lo tanto, menos costoso a comparacin con otros metales que

habitualmente se perforan para uso industrial. Aunque el carbono es el principal

componente de este tipo de acero, tambin tiene un determinado porcentaje de hierro y

manganeso. Este acero es flexible y puede tener cualquier forma.

El acero forjado se fabrica en hojas o bobinas laminando con rodillo hasta conseguir el

espesor deseado, mientras el acero est todava caliente o despus de que se haya

enfriado.

La diferencia entre los procesos es el resultado en diferentes productos que se

distinguen dado sus diferentes costos, calidades y propiedades mecnicas.

Laminado en caliente (LC): Habitualmente es menos costoso y se

fabrica en espesores de 1,2 milmetros o superiores. Los aceros LC y LF son los

ms propensos a la corrosin y, por lo tanto, menos costosos que los otros tres

metales que ms se utilizan para perforar, La mayora de los espesores pueden

ser protegidos contra corrosin mediente un proceso de galvanizacin posterior.

Laminado en fro (LF): Proporciona tolerancia ms estricta y mejores

acabados superficiales. Normalmente se fabrica en espesores ms finos de 0.3 a

3 milmetros. Este material puede ser galvanizado o pintado despus de ser

atornillado con el fin de protegerlos contra la corrosin.

Acero galvanizado en caliente (GC): Se utilizan con frecuencia para

aplicaciones de interior y al aire libre cuando se requiere proteccin ante la

corrosin.

9

Las propiedades mecnicas de un acero al carbono son determinadas principalmente por

su contenido de carbono y manganeso, el espaciamiento interlaminar entre la perlita y

su tamao de grano. El tamao del grano se refina a travs de la prctica de

desoxidacin. Nunca se busca que el grano aumente de grosor.

El carbono y el manganeso (en menor porcentaje) son principales elementos aleantes en

los aceros al carbono y contribuyen al incremento de las propiedades mecnicas. Los

aceros al carbono usualmente contienen de 0.05%C y 0.25%Mn a 1.7%Mn;

incrementando el contenido de C incrementa el porcentaje de perlita, esto origina un

mayor endurecimiento:

El manganeso ayuda a incrementar la resistencia de los aceros al carbono.

Aceros Estructurales

Se define como acero estructural a lo que se obtiene de la combinacin de hierro,

carbono y pequeas porciones de otros elementos como cilicio, fosforo, azufre y

oxgeno, que le atribuyen un conjunto de propiedades especficas. Un ejemplo es el

acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales se le nombre como acero

estructural al carbono con un lmite de fluencia de 25 mega pascales, eso es igual a

2.549kg/cm2.

Clasificado de acuerdo a su composicin:

Acero carbonizado: Es la aplicacin de un recubrimiento de zinc a una lmina,

solera, alambre o productos metlicos prefabricados de hierro o acero, para protegerlo

contra muchos tipos de corrosin.

Acero inoxidable: Son aceros de alta aleacin, que tiene ms del 10% de cromo.

Se caracteriza por su resistencia al calor, a la oxidacin y a la corrosin, resistencia a

tensin.

Ventajas Del acero estructural:

Gran firmeza: La firmeza por unidad de peso significa que el peso de las

estructuras se hallar al mnimo, esto es de mucha eficacia en puentes de claros

amplios.

Semejanza: Las propiedades del acero no cambian con el tiempo.

Durabilidad: Con el correcto mantenimiento, el tiempo es indefinido.

10

Ductilidad: Es la propiedad de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo

grandes esfuerzos de tensin.

Tenacidad: Poseen resistencia y ductilidad. Es la propiedad de los materiales a

absorber energa en grandes cantidades.

Desventajas de usar el acero como elemento estructural son:

Costo de mantenimiento: Se debe pintar peridicamente el acero para evitar la

corrosin, que se presenta en la mayora de los aceros muy fcilmente.

Costo de la proteccin contra el fuego: La resistencia de los materiales

fabricados con acero se ven muy afectados con la presencia de incendios.

Ensaye a Tensin en el Acero

En los ltimos aos ha surgido una masiva utilizacin de los aceros, quizs el principal

motivo de esto sean los distintos usos que se le puede dar, la versatilidad de sus

propiedades mecnicas, algunas de estas propiedades pueden ser modificadas para

ajustarse al destino final que se le quiera dar al producto. Algunas propiedades que

contienen los aceros son: Ductilidad, Dureza, Resistencia, Maleabilidad y Tenacidad.

La mejor forma para determinar las propiedades con las cuenta un material es mediante

la realizacin de diferentes pruebas o ensayos. Gracias a estos ensayos podemos

determinar que material es el ms adecuado para utilizar, como puede ser el

levantamiento de una estructura o edificacin. Dentro de los ensayos a que se someten

los aceros, destacaremos los ms utilizados: Ensayo de traccin, Ensayo de dureza ,

Ensayo de impacto y Ensayo de doblado

En los ensayos de tensin se utilizan las llamadas probetas. La probeta en el ensayo de

traccin se sostiene por los dos extremos, a la vez que una fuerza de traccin se aplica a

velocidad constante; obtenindose la curva tensin-deformacin.

11

Ensaye a Tensin

El ensayo a tensin en el acero es de los ms empleados debido a la gran cantidad de

informacin que este nos proporciona, la versatilidad del ensayo de traccin radica en el

hecho de que permite medir al mismo tiempo, la ductilidad y la resistencia. El valor que

nos arroja la resistencia se utiliza directamente en lo que se refiere al diseo, los datos

relativos a la ductilidad, proveen una buena medida de los lmites hasta los cuales se

puede llegar a deformar el acero en cuestin, sin llegar a la rotura del mismo.

Antes de comenzar el ensayo se procede a tomar una serie de medidas de la probeta a

fin de garantizar la validez de sta como objeto de ensayo. Una vez comprobada la

validez de la probeta por sus dimensiones se marca la distancia inicial entre puntos. Esto

se hace tintando con rotulador indeleble la probeta y marcando despus sobre esta la

distancia G indicada por la norma, este marcado se realiza con la ayuda de una plantilla

calibrada de la longitud indicada y con una punta de trazar de acero. Esta longitud es

anotada junto al resto de medidas tomadas para el ensayo. Considerando las medidas

tomadas anteriormente se calcula la seccin inicial usando para ello el dimetro de la

probeta medido. Una vez hecho esto se monta la probeta en la mquina de ensayos y se

comprueba que para carga nula sobre la probeta la mquina de ensayos da una medida

de carga nula tambin.

12

Cuando se procede a realizar el ensayo, el material se deforma elsticamente; esto

significa que si la carga se elimina, la muestra recupera su longitud inicial. Se dice que

el material sobrepas su lmite elstico cuando la carga es de magnitud suficiente para

iniciar una deformacin plstica (no se recupera su longitud inicial si se elimina la carga

aplicada). El esfuerzo alcanza su mximo en el valor de resistencia mxima a la tensin,

en este valor de esfuerzo, se forma en la probeta una estriccin o cuello, la cual es una

reduccin localizada en el rea de la seccin transversal, en la que se concentra todo el

alargamiento posterior, una vez formado este cuello, el esfuerzo disminuye al aumentar

la deformacin y contina disminuyendo hasta que la probeta se rompe.

13

Grafica Esfuerzo Normal Deformacin Unitaria del Acero Estructural

Cuando se elige un material para un edificio o una mquina, se deben conocer sus

propiedades, as como su capacidad para soportar esfuerzos. Las diversas propiedades

mecnicas de un material se determinan mediante una serie de pruebas de laboratorio.

Un ensayo a tensin para un material, puede describirse sencillamente, se coloca una

varilla redonda de dimetro conocido en una mquina de ensayo, la maquina ejerce una

fuerza sobre la probeta que puede medirse en cualquier tiempo durante el ensayo. Se

adhiere a la probeta u extensmetro, que es un instrumento para medir cambios de

longitud con exactitud. Despus se aplica a la probeta una carga de tensin que se va

incrementando lentamente hasta que se presenta la fractura. A ciertos intervalos durante

el ensayo, se hacen medidas simultaneas de la carga y la deformacin, y a partir de estos

datos se traza una grfica de esfuerzos contra deformacin unitarias.

Al construir esta grfica, trazamos los valores del esfuerzo unitario (P/A) como las

ordenadas y los valores correspondientes de las deformaciones unitarias ( / L) como las

abscisas. El resultado es una grfica similar a la de la siguiente figura, que es una

grfica tpica para acero dulce. Un anlisis cuidadoso de esta curva ilustrar varias

definiciones y propiedades importantes.

En la figura anterior se puede apreciar que la curva comienza en el origen y continua

como una lnea recta hasta llegar a P, a esta zona se le conoce como zona elstica. Ms

14

adelante podemos localizar el punto Y donde la curva tiende a disminuir en su

pendiente, esta zona se le conoce como zona plstica. Despus de continuar

aproximadamente horizontal una cierta distancia, la curva tiende a subir hasta llegar a

U, enseguida tiende a decrecer hasta llegar al punto F, en el cual ocurre la fractura.

La ley de Hooke se cumplir mientas la prueba no pase del punto P, en diseo, el

esfuerzo en el material se limita a valores menores que el lmite de proporcionalidad. Si

dichos esfuerzos exceden este valor, el esfuerzo ya no ser proporcional a la

deformacin unitaria. Generalmente, despus del lmite de proporcionalidad (Y), la

curva disminuye su pendiente y el material se deforma con muy poco o ningn aumento

de la carga. Despus, la curva aumenta su pendiente hasta alcanzar un valor mximo en

U, al esfuerzo correspondiente en este punto se le denomina esfuerzo ultimo del

material, que es el mximo esfuerzo que el material pude soportar. Despus de pasar

este punto, la curva disminuye hasta el punto F donde ocurre la fractura.

El diagrama esfuerzo- Deformacion unitaria tambien indica la rigidez de un material.

Considerando la porcion recta de la curva (0P), se encuentra que la pendiente de la recta

es igual a la variacion en el esfuerzo unitario dividido por la variacion en la

deformacion unitaria, la expresion para la pendiente se puede estcribir como:

Tan =

=

Esto tambien se le conoce como la definicion del modulo de elasticidad (E=

), entre

mayor es la pendiente de la curva; mayor es el modulo de elasticidad del material

15

Ensaye de compresin en el concreto

Clasificacin del concreto.

El concreto es un material de construccin compuesto por: arena, grava, agua y

cemento, que al ser combinados forman una mezcla que se endurece a medida que el

tiempo transcurre, debido a la reaccin qumica del agua sobre el cemento. Es uno de

los elementos ms utilizados en las obras civiles, lo vemos en obras de construccin

como: caminos, puentes, edificios, viviendas, entre otras, ya que sus aplicaciones en la

construccin son diversas, una vez fraguado el concreto forma una roca artificial con

una elevada resistencia.

Los componentes bsicos del concreto son de dos tipos:

ACTIVOS: El agua y el cemento son los elementos encargados de provocar la reaccin

qumica del fraguado, endureciendo gradualmente la mezcla hasta alcanzar una solidez

de gran resistencia, la cual depende de la relacin agua-cemento y las proporciones del

material.

INERTES: Los elementos inertes son la grava y la arena, complementos para elaborar

el concreto que ocupa el gran volumen de la mezcla.

La eleccin del tamao de los granos de la arena y la grava depende de su proporcin

para la resistencia pretendida y del tipo de concreto deseado.

Clasificacin

Concreto ordinario:

Es el material obtenido al mezclar cemento portland, agua y ridos de varios

tamaos, superiores e inferiores a 5 mm, es decir, con grava y arena.

16

Concreto en masa:

No contiene en su interior armaduras de acero, solo es apto para resistir esfuerzos de

compresin.

Concreto armado:

Es el concreto que en su interior tiene armaduras de acero, debidamente calculadas y

situadas. Es apto para resistir esfuerzos de compresin y traccin. Los esfuerzos de

traccin los resisten las armaduras de acero. Es el concreto ms habitual.

Concreto pretensado:

Tiene en su interior una armadura de acero especial tensionadas a la traccin

posteriormente al vertido del concreto. Puede ser pre-tensado si la armadura se ha

tensado antes de colocar el concreto fresco

Concreto potenzado

Tiene en su interior una armadura de acero especial sometida a traccin. El tensado

de la armadura es posterior al fraguado y endurecido del concreto, anclando con

posterioridad las armaduras al concreto.

Concreto autocompactante

Es el concreto que como consecuencia de una dosificacin estudiada y del empleo

de aditivos superplastificantes especficos, se compacta por la accin de su propio

peso, sin necesidad de energa de vibracin ni de cualquier otro mtodo de

compactacin. Se usa en hormigones a la vista, en elementos de geometra

complicadas, espesores delgados o con armados densos, que dificultan el vibrado.

Mortero:

Es una mezcla de cemento, agua y arena.

Concreto ciclpeo:

Tiene embebidos en su interior grandes piedras de dimensin no inferior a 30 cm.

17

Concreto sin finos:

Solo tiene rido grueso, es decir, no tiene arena

Concreto aireado:

Se obtiene incorporando a la mezcla aire u otros gases derivados de reacciones

qumicas, resultando un concreto baja densidad.

Concreto de alta densidad:

Fabricados con ridos de densidades superiores a los habituales (normalmente barita,

magnetita, hematita, etc.) El concreto pesado se utiliza para blindar estructuras y

proteger frente a la radiacin.

Equipo De Prueba

Procedimiento Para Realizar Un Ensayo

Trata de la elaboracin y curado de especmenes cilndricos, tomados de muestras

representativas de concreto fresco para construccin, que en conjunto con otros

procedimientos conforman el ensayo. En la elaboracin de los especmenes se deben

tener en cuenta ciertos parmetros que a continuacin mencionamos:

El concreto utilizado para elaborar los especmenes moldeados debe tener los mismos

niveles de asentamiento, contenido de aire y porcentaje de agregado grueso que el

concreto que representa.

18

Los cilindros deben ser elaborados en moldes de acero, hierro fundido o de cualquier

material no absorbente y no reactivo con el concreto que contiene cemento Portland u

otro cemento hidrulico; debe mantener sus dimensiones y su forma bajo las

condiciones de uso. Estos moldes deben ser impermeables, el molde y su base se deben

aceitar con una capa delgada de aceite mineral antes del uso.

Los cilindros de concreto deben ser fundidos y fraguados en posicin vertical, con una

altura igual a dos veces el dimetro. El espcimen patrn debe ser un cilindro de 150

mm de dimetro interior por 300 mm de altura. No se deben emplear cilindros ms

pequeos de 150 mm por 300 mm para los ensayos de aceptacin a menos que sea

requerido por las especificaciones del proyecto.

Segn la norma: Los tcnicos en campo que elaboran y curan especmenes para el

ensayo de aceptacin deben ser certificados de acuerdo con ACI Field Testing

Technicians, Grade I, o equivalente.

Se deben medir y registrar datos de asentamiento, contenido de aire y temperatura.

Los especmenes se deben elaborar pronto sobre una superficie nivelada, rgida, libre

de vibracin o de cualquier otra perturbacin y en un sitio lo ms cercano posible a

donde van a ser almacenados.

Los cilindros se pueden compactar por dos mtodos, apisamiento o vibracin, para los

cuales es necesario tener en cuenta diferentes parmetros, como el asentamiento, el

nmero de capas y su profundidad. Estos parmetros estn indicados en las tablas 1 y 2.

Despus de compactar el espcimen, se enrasa la superficie de ste para quitar el

exceso de concreto, utilizando la varilla de compactacin, una llana de madera o

palustre.

Los especmenes deben ser marcados para su identificacin mediante un mtodo que

no altere la superficie del concreto.

Los especmenes deben ser curados, con el fin de impedir la prdida de humedad. Esto

se garantiza manteniendo las muestras en ambientes hmedos inicialmente, luego, se

hace sumergiendo la muestra en agua a temperaturas entre los 21C y 15C.

Antes de transportar los especmenes, estos se deben curar y proteger como se exige en

el numeral 9. Durante el transporte, los especmenes se deben proteger con un material

19

amortiguador para evitar dao por golpes, por temperaturas de congelacin, o por

prdida de humedad. La prdida excesiva de humedad se evita envolviendo los

especmenes muy bien en plstico o rodendolos de arena hmeda o aserrn hmedo. El

tiempo de transporte no debe ser superior a 4 h.

Este mtodo de ensayo consiste en la aplicacin de una carga axial de compresin a

cilindros moldeados a una velocidad que est dentro de un intervalo prescrito hasta que

ocurra la falla. La resistencia a la compresin del espcimen se calcula dividiendo la

mxima carga alcanzada durante el ensayo entre el rea de la seccin transversal del

espcimen. La mquina se debe operar elctricamente y debe aplicar la carga en forma

continua, no intermitente, y sin impacto. Si slo tiene una velocidad de carga (dentro del

intervalo de 0,14 MPa/s a 0,34 MPa/s), sta debe estar provista de medios

suplementarios para cargar a una velocidad apropiada para la verificacin. El espacio

para los especmenes debe ser lo suficientemente grande para acomodar, en una

posicin legible, un aparato de calibracin elstica de suficiente capacidad para cubrir el

intervalo potencial de carga de la mquina de ensayo.

Exactitud de la mquina

La exactitud de la mquina de ensayo debe estar en concordancia con las siguientes

disposiciones:

El porcentaje de error para las cargas dentro del intervalo propuesto de uso de la

mquina de ensayo no debe exceder 1,0 % de la carga indicada.

La exactitud de la mquina de ensayo se debe verificar aplicando cinco cargas de

ensayo en cuatro incrementos aproximadamente iguales en orden ascendente. La

diferencia entre dos cargas de ensayo sucesivas cualesquiera, no debe exceder un tercio

de la diferencia entre las cargas de ensayo mxima y mnima.

La carga de ensayo indicada por la mquina de ensayo y la carga aplicada calculada de

las lecturas del aparato de verificacin, se deben registrar en cada uno de los puntos de

ensayo. Se debe calcular el error, E, y el porcentaje de error, Ep, para cada punto de

estos datos como sigue: Donde:

A = carga, en N indicada por la mquina que se est verificando B = carga aplicada, en

N determinada con el aparato de calibracin.

20

La carga indicada de una mquina de ensayo no se debe corregir ni con clculos ni con

el uso de un diagrama de calibracin para obtener valores dentro de la variacin

permisible requerida.

La mquina de ensayo debe estar equipada con dos bloques de apoyo en acero con

caras endurecidas (dureza Rockwellde no menos de 55 HRC), uno de los cuales es un

bloque con rtula que se apoya sobre la superficie superior del espcimen, y el otro un

bloque slido sobre el cual descansa el espcimen. Las caras de apoyo de los bloques

deben tener una dimensin mnima por lo menos 3 % mayor que el dimetro del

espcimen a ensayar.

Los especmenes no se deben ensayar si cualquier dimetro individual de un cilindro

difiere de cualquier otro dimetro del mismo cilindro en ms del 2 %.

Ningn extremo de los especmenes de ensayo a la compresin, al ensayarse debe

desviar de la perpendicularidad al eje en ms de 0,5 (aproximadamente equivalente a 3

mm en 300 mm).

Los ensayos de compresin de especmenes curados con humedad, se deben hacer tan

pronto como sea posible despus dela remocin del sitio de curado. Estos especmenes

de ensayo se deben mantener hmedos por medio de cualquier mtodo conveniente

durante el perodo entre la remocin del sitio del curado y del ensayo.

Se deben ensayar en la condicin hmeda.

Todos los especmenes para una edad dada, se deben ensayar dentro de tolerancias de

tiempo permisibles prescritas as:

21

Clculos

Como resultado de esta prueba se calcula y reporta la resistencia a

compresin simple soportada por el espcimen, utilizando la siguiente

expresin:

Dnde:

R = Resistencia a la compresin simple, (MPa)

P = Carga mxima soportada por el espcimen, (kN)

A = rea promedio de la seccin transversal del espcimen, (cm2).

Si la relacin de longitud a dimetro (L/D) del espcimen es menor de 1,8, se corrige el

resultado obtenido multiplicando por el factor de correccin apropiado mostrado en la

siguiente tabla:

Relacin (L/D) 1.75 1.50 1.25 1.00

Factor de correccin 0.98 0.96 0.93 0.87

TIPOS DE FALLA

22

Procedimiento para realizar la prueba

Las cilindros para pruebas de aceptacin deben tener un tamao de 6 x 12 pulgadas (150

x 300 mm) o 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm), cuando as se especifique. Las probetas

ms pequeas tienden a ser ms fciles de elaborar y manipular en campo y en

laboratorio. El dimetro del cilindro utilizado debe ser como mnimo tres veces el

tamao mximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto.

El registro de la masa de la probeta antes de cabecearla constituye una valiosa

informacin en caso de desacuerdos.

Con el fin de conseguir una distribucin uniforme de la carga, generalmente los

cilindros se cabecean con mortero de azufre (ASTM C 617) o con almohadillas de

neopreno (ASTM C 1231). El cabeceo de azufre se debe aplicar como mnimo dos

horas antes y preferiblemente un da antes de la prueba.

Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto

entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 Mpa se permite el uso de las

almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con

cilindros compaeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en

durmetro para las almohadillas de neopreno varan desde 50 a 70 dependiendo del

nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan

desgaste excesivo.

No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba.

El dimetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ngulos rectos entre s a media

altura de la probeta y deben promediarse para calcular el rea de la seccin. Si los dos

dimetros medidos difieren en ms de 2%, no se debe someter a prueba el cilindro.

Los extremos de las probetas no deben presentar desviacin con respecto a la

perpendicularidad del eje del cilindro en ms 0.5% y los extremos deben hallarse planos

dentro de un margen de 0.002 pulgadas (0.05 mm). R 22 construccin y tecnologa 5

Los cilindros se deben centrar en la mquina de ensayo de compresin y cargados

hasta completar la ruptura. El rgimen de carga con mquina hidrulica se debe

mantener en un rango de 0.15 a 0.35 MPa/s durante la ltima mitad de la fase de carga.

Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cnica es un patrn comn de ruptura.

23

La resistencia del concreto se calcula dividiendo la mxima carga soportada por la

probeta para producir la fractura entre el rea promedio de la seccin. ASTM C 39

presenta los factores de correccin en caso de que la razn longitud - dimetro del

cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco comn. Se someten a prueba por lo

menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el

resultado de la prueba, al intervalo ms prximo de 0.1 MPa.

El tcnico que efecte la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas

en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificacin de la probeta, el dimetro del

cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la mxima carga aplicada, el tipo de fractura

y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los

cilindros tambin deber quedar registrada.

La mayora de las desviaciones con respecto a los procedimientos estndar para

elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor

resistencia medida.

El rango entre los cilindros compaeros del mismo conjunto y probados a la misma

edad deber ser en promedio de aproximadamente. 2 a 3% de la resistencia promedio. Si

la diferencia entre los dos cilindros compa- eros sobrepasa con demasiada frecuencia

8%, o 9.5% para tres cilindros compaeros, se debern evaluar y rectificar los

procedimientos de ensaye en el laboratorio.

Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma

muestra de concreto no debern diferir en ms de 13% aproximadamente del promedio

de los dos resultados de las pruebas.

Si uno o dos de los conjuntos de cilindros se truenan a una resistencia menor a c,

evale si los cilindros presentan problemas obvios y retenga los cilindros sometidos a

ensaye para examinarlos posteriormente. A menudo, la causa de una prueba malograda

puede verse fcilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen

petrogrfico. Si se desechan o botan estos cilindros se puede perder una oportunidad

fcil de corregir el problema. En algunos casos se elaboran cilindros adicionales de

reserva y se pueden probar si un cilindro de un conjunto se truena a una resistencia

menor.

24

Una prueba a los tres o siete das puede ayudar a detectar problemas potenciales

relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas en el

laboratorio, pero no constituye el criterio para rechazar el concreto.

La norma ASTM C 1077 exige que los tcnicos del laboratorio que participan en el

ensaye del concreto deben estar certificados.

Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresin son una

fuente valiosa de informacin para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para

proyectos futuros.

Los reportes se deben remitir lo ms pronto posible al productor del concreto, al

contratista y al representante del propietario.

25

Graficas Esfuerzo Normal Deformacion Unitaria del Concreto Estructural

26

RESULTADOS

Prueba de tension de un acero dulce

Diametro inicial del especimen = 0.506 plg. Longitud inicial entre marcas de la probeta

= 2 plg.

Prueba de compresion

27

CONCLUSIONES

A partir de esta investigacin nos ha quedado claro algunos pasos que se deben seguir

en un ensayo a tensin del acero, as como las distintas normas que rigen estos

ensayos, nos quedan claras varias caractersticas de los materiales en las cuales

destacan el conocimiento de la carga mxima, as como los puntos elsticos, la

proporcionalidad y la fractura as como otros datos como el mdulo de resistencia, entre

otros.

A travs del ensayo a compresin del concreto, realizado en el laboratorio se puede

concluir que el concreto presenta alta resistencia a la compresin, de la misma forma se

pudo determinar qu tan resistente es el material cuando este es sometido a cargas

axiales, por otro lado se pudo ver que lo aprendido tericamente es fcilmente aplicable

en el laboratorio y partir de las ecuaciones aprendidas se pudo calcular el esfuerzo o

resistencia del concreto cuando este es sometido a una fuerza de compresin, adems

podemos conocer la mxima carga posible aplicada, cabe destacar que no todos los

materiales presentan la misma resistencia, esto nos indica que si un material tiene gran

resistencia a la compresin es posible que tenga una baja resistencia a la tensin o

viceversa, es por esto que es de vital importancia conocer las caractersticas de cada uno

de los materiales al momento de ejecutar cualquier proyecto para as evitar cualquier

tipo de problemas que se puedan presentar debido a la falta de conocimiento del

comportamiento de ellos.

Sabemos que existen varios tipos de mquinas para los ensayos a tensin y compresin,

pero al final de cuentas la finalidad de las maquinas siempre ser la misma, as que con

una operacin adecuada de la maquina podremos lograr nuestros objetivos.

Los conocimientos adquiridos son de vital importancia, quizs actualmente no nos

parezcan importantes, pero el da de maana nos enfrentaremos a este tipo de cuestiones

y si uno tiene presentes estos conocimientos no tendremos dificultades en enfrentar estas

cuestiones, al final todas las experiencias son buenas para aplicarlas en la industria en el

momento indicado.

28

Bibliografa Association, N. R. (s.f.). NRMCA. Recuperado el 25 de 10 de 2015, de NRMCA: www.nrmca.org

Beer, J. (2007). Mecanica de Materiales (4 ed.). Mxico, D. F.: McGraw-Hill Interamericana.

Concreto, I. M. (2004). Conceptos Basicos. 5.

Concreto, I. M. (2006). Problemas, causas y soluciones. Mexico.

Concreto, I. M. (2008). Problemas, causas y soluciones. El concreto en la obra, 5.

Donal, R. (1998). Ciencia e Ingeniera de los Materiales. Mexico, D. F.: Thomson Editores .

Egor, P. (1996). Mecanica de Materiales. Mexico, D. F.: LIMUSA, S.A. de C.V.

Fitzgerald, R. (1996). Mecanica de Materiales. Mexico: Alfaomega.

Gerdau, A. (2000). Compendio de Norms Para Productos de Acero. (3). Santiago, Renca, Chile.

Marquez, O. (2012). Asectos del concreto Reforzado. Mexico: Limusa.