Ensayos a compresión en probetas de concreto

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Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Laboratorio de Resistencia de Materiales I, Sección 02 Catedrático: Ing. Francisco Gerardo Corado PRÁCTICA NO. 1 PRUEBA DE COMPRESIÓN EN PROBETAS DE CONCRETO

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Laboratorio de resistencia de materiales.

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Universidad Rafael LandvarFacultad de IngenieraLaboratorio de Resistencia de Materiales I, Seccin 02Catedrtico: Ing. Francisco Gerardo Corado

PRCTICA NO. 1PRUEBA DE COMPRESIN EN PROBETAS DE CONCRETO

Andrs Asturias 1286307

Guatemala, lunes 9 de marzo de 2015I. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL Comparar las pruebas de compresin de probetas de concreto, en relacin a las normas de ensayo y resistencia terica del mismo.

1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

Realizar un ensayo de compresin con probetas de concreto en el laboratorio del TEC Landvar. Determinar los esfuerzos ltimos alcanzados por probetas de concreto con distinto tiempo de fraguado. Calcular los mdulos de elasticidad y de poisson de las probetas de concreto.

II. MARCO TERICO2.1 RESISTENCIA A LA COMPRESIN EN MATERIALES

Cuando se aplica una carga externa a un material este ejerce reacciones internas llamadas esfuerzos (Fitzgerald, 1990). Por otra parte, cuando un cuerpo se rompe ante una carga aplicada exteriormente, o bien, se deforma, esta eficacia de la fuerza para hacer que falle el material depende en gran medida del rea sobre la que se distribuye (Tippens, 2001).

En otras palabras: los materiales no fallan por la fuerza que se les aplique, sino por la relacin entre esta y la superficie en que es ejercida, al no realizar una reaccin o esfuerzo equivalente.

La resistencia de un material indica la capacidad de este para resistir cargas y su significado generalmente se toma como indistinto al de esfuerzo. Sin embargo, ms especficamente, puede decirse que la resistencia de un material es el esfuerzo mximo que este puede soportar antes de la falla: ya sea por rotura, o ya sea por que el elemento en cuestin ha dejado desempear la funcin para la cual fue diseado (Fitzgerald, 1990).

El concreto y su resistencia

En cuanto al concreto, es posible saber de antemano la resistencia que se obtendr cuando se encuentra ya endurecido, y con determinadas proporciones en la mezcla: sus ingredientes son una pasta de cemento y agua, arena y piedra triturada, grava o cualquier otro material interte. El material qumicamente activo de la mezcla es el cemento, que se liga al agua y a los dems materiales al endurecerse, formando una masa similar a una piedra. Tiene grandes resistencias a la compresin, y es casi intil a los esfuerzos de tensin o de corte.

El concreto utilizado comnmente en miembros estructurales es el de 210 kg/cm2, o bien 20.59 MPa, 2060.1 N/cm2 o 2986.90 psi, de resistencia ltima a compresin a los 28 das, cuyos valores mximos oscilan alrededor de 350 kg/cm2, 34.32 MPa, o 4978.17 psi (Parker, 1971).

2.2 MDULO DE ELASTICIDAD

Se ha comprobado experimentalmente que la relacin de un esfuerzo determinado y la deformacin producida por este es una constante. O bien, que el esfuerzo es directamente proporcional a la deformacin, siempre que no se exceda el lmite de deformacin elstico.

El mdulo de elasticidad es una medida de la rigidez de un material. Se dice que un elemento es rgido si soporta grandes esfuerzos con deformaciones mnimas. Tambin puede ser utilizado para indicar otras propiedades mecnicas como la fragilidad y la ductilidad, las cuales sern tratadas posteriormente (Fitzgerald, 1990).

Los concretos de resistencias distintas tienen diferentes grados de rigidez, y ante esfuerzos iguales presentarn deformaciones diferentes, es decir presentarn mdulos de elasticidad diferentes: un concreto ordinario a una edad de 28 das presentar mdulos de elasticidad que van de 202,500 kg/cm2 (19.86 GPa, o 2,880,227.01 psi) a 286,200 kg/cm2 (28.07 GPa o 4,070,720.85 psi) (Parker, 1971).

2.2.1 CURVA ESFUERZO-DEFORMACIN

Los diagramas de esfuerzo-deformacin se obtienen generalmente ensayando a tensin los materiales, y presenta la deformacin unitaria como abscisa, y el esfuerzo como ordenada. Algunos materiales (materiales dctiles) fluyen de forma que cuando se someten a una carga creciente, su deformacin aumenta de forma proporcional. Luego de un punto crtico, el material sufre grandes deformaciones a un menor esfuerzo. Otros por el contrario (materiales frgiles), se rompen sin una variacin importante en su tasa de alargamiento (Beer y Johnston, 1993).

2.2.2 MATERIALES FRGILES Y DCTILES

Propiedades mecnicas de los materiales son la fragilidad, la maleabilidad y la ductilidad. Un material se considera como dctil y maleable si puede soportar grandes deformaciones (inelsticas) plsticas sin rotura. La ductilidad se relaciona con la tensin, y la maleabilidad con la compresin (por ejemplo, un material dctil se estira como alambre, uno maleable se comprime como placa). La fragilidad, al contrario, se fractura luego de ocurrir deformaciones unitarias relativamente bajas.

Usualmente un material se denomina frgil o quebradizo, si resiste solamente hasta una deformacin unitaria de 5% sin quebrarse.

La ductilidad de materiales es de especial importancia en el diseo de elementos de soporte, ya que la fractura de un material frgil ocurre de manera sbita, prcticamente sin previo aviso, mientras que los materiales dctiles se deforman una cantidad considerable antes de fallar (Fitzgerald, 1990).

El concreto, por su parte, presenta una falla frgil pues su deformacin apreciable es muy pequea antes de la fractura. El concreto, a diferencia de los materiales elsticos carece de un grado de proporcionalidad entre los esfuerzos y las deformaciones, y los fenmenos de flujo plstico y de contraccin son un tanto similares: es decir pueden variar sus mdulos de elasticidad (Parker, 1971).

2.3 ENSAYE DE MATERIALES

Para evaluar las propiedades mecnicas de los materiales se utilizan diferentes pruebas. Los resultados de los materiales son afectados por diferentes aspectos, como la rapidez de aplicacin de la carga, el tamao y forma del espcimen de ensayo. Para poder comparar ensayos de un material con otro se han creado normas por parte de diferentes instituciones, una de ellas la American Society for Testing Materials (ASTM) y, especficamente para el concreto, existe la American Concrete Institute (ACI).

2.3.1 GENERALIDADES DE LA PRUEBA DE RESISTENCIA A LA COMPRESIN EN EL CONCRETO

La prueba de resistencia a la compresin es una de las ms utilizadas en la industria del concreto, generalmente sobre probetas cbicas o cilndricas. Para ellas debe ponerse especial cuidado en la preparacin de los especmenes, ya que cualquier anomala dar un resultado errneo. Deben ser alisadas en sus caras de compresin, hasta conseguir una perfecta lisura y paralelismo. Este alisamiento puede conseguirse con diferentes materiales, por ejemplo el mismo cemento portland o yeso (Vilagut,1975).

Se realiza sometiendo una probeta de concreto a un aplastamiento en una prensa especialmente diseada para esta aplicacin. El apisonamiento en la preparacin es similar al que se pretende que sea en la factora o en obra.

Cuando se somete una probeta a un esfuerzo de compresin entre dos caras paralelas opuestas, el cubo se acorta en la direccin del esfuerzo y se extiende en la direccin normal a este. Si las superficies de los platos estn paralelas, aparece cierto rozamiento entre ambas superficies que se opone a la dilatacin del cubo.

Hay diversos factores que influyen en los datos obtenidos de la prueba. El estado de humedad del hormign en el momento del ensayo puede provocar una variacin de hasta un 20%.

Tambin afectar de la velocidad de carga, es decir la variacin de la fuerza aplicada a la probeta por unidad de tiempo. El incremento de la velocidad proporciona valores ms elevados.

El ensayo puede efectuarse a distintas edades o tiempo de endurecimiento. En general se consideran las resistencias a los 7 y 28 das.

2.4 PRUEBA DE COMPRESIN SEGN ASTM (C-39)

A continuacin se exponen literalmente algunas de las normas (atingentes al presente reporte) de la prueba de compresin segn ASTM (C-39) (ASTM, 2002).

1. Alcance1.1 Este mtodo de ensayo cubre la determinacin de la resistencia a compresin de especmenes cilndricos de concreto tales como cilindros moldeados y ncleos taladrados. Esta limitado al concreto que tenga un peso unitario mayor de 50 lb/pie3 (800 Kg/m3).1.2 Los valores estipulados en unidades lb-pulg o SI sern considerados separadamente como los estndar. Las unidades SI estn mostradas entre parntesis. Los valores estipulados en cada sistema pueden no ser exactamente equivalentes; entonces cada sistema deber ser usado independientemente del otro. Combinando valores de los dos sistemas puede resultar en inconformidades con el estndar.3. Resumen del Mtodo de Ensayo3.1 Este mtodo de ensayo consiste en aplicar una carga axial de compresin al cilindro moldeado o ncleo a una razn que est dentro del rango prescrito antes de que la falla ocurra. El esfuerzo de compresin del espcimen es calculado dividiendo la carga mxima obtenida durante el ensayo por el rea de la seccin transversal del espcimen.

4. Significado y Uso4.1 Se necesita ser cuidadoso en la interpretacin del significado para determinar la resistencia a la compresin por este mtodo de ensayo, porque la resistencia no es una propiedad funda-mental o intrnseca del concreto hecho con materiales dados. Los valores obtenidos dependern del tamao y forma del espcimen, revoltura, procedimiento de mezclado, los mtodos de muestreo, moldeo, fabricacin y edad, temperatura y condiciones de humedad durante el curado.4.2 Este mtodo de ensayo es usado para determinar el esfuerzo de compresin en especmenes cilndricos preparados y curados de acuerdo con las Prcticas C 32, C 192, C 617 y C 1231 y los Mtodos de Ensayo C 42 y C 873.4.3 Los resultados de este mtodo de ensayo son usados como una base para el control de calidad de las operaciones de proporcionamiento, mezclado y colocacin del concreto; determinacin de concordancia con las especificaciones; control para evaluacin de la efectividad de los aditivos y usos similares.4.4 La persona individual que realiza los ensayos de los cilindros de concreto para aceptacin deber tener demostrado un conocimiento y habilidad para ejecutar el procedimiento de ensayo equivalente al mnimo lineamiento para certificacin de Tcnico en Laboratorio de Concreto, Nivel I, de acuerdo con ACI CP 16.

5. Aparatos5.1 Maquina de Ensayo La mquina de ensayo ser de un tipo que tenga suficiente capacidad y capaz de proporcionar la razn de carga prescrita en 7.55.1.1 Se requiere la verificacin de la calibracin de las maquina de ensayo de acuerdo con la Practica E 4, bajo las siguientes condiciones:5.1.1.1 Despus de transcurrir un intervalo de 18 meses mximo, desde la verificacin, pero preferiblemente despus de un intervalo de 12 meses.5.1.1.2 En la instalacin original o reubicacin de la maquina.5.1.1.3 Inmediatamente despus de hacer una reparacin o ajuste, que afecte la operacin del sistema aplicando fuerza de la maquina o el valor desplayado en el sistema indicador de carga, excepto para el ajuste a cero que compensa para la masa del bloque de carga, o espcimen o ambos.5.1.1.4 Cuando hay una razn para dudar de la precisin de los resultados, sin considerar el intervalo de tiempo desde la ltima verificacin.5.1.2 Diseo El diseo de la maquina puede incluir las siguientes caractersticas:5.1.2.1 La maquina puede ser operada con energa y aplicar la carga continuamente, ms bien que intermitentemente y sin choque. Si esta tiene solamente una razn de carga (reuniendo los requisitos de 7.5) puede estar provista de medios suplementarios para cargar a una razn apropiada para verificacin. Estos medios suplementarios de carga pueden ser operados con energa o manualmente.5.1.2.2 El espacio provisto para el ensayo de especmenes ser grande, suficiente para acomodar en la posicin requerida, un dispositivo de calibracin elstico, el cual ser de suficiente capacidad para cubrir el rango de carga potencial de la mquina de ensayo y que cumpla con los requisitos de la Prctica E 74.5.1.3 Precisin La precisin de la mquina de ensayo estar de acuerdo con las siguientes provisiones:5.1.3.1 El porcentaje de error para las cargas con el rango de uso propuesto para la mquina de ensayo no deber exceder 1.0 % de la carga indicada.5.1.3.2 La precisin de la mquina de ensayo deber ser verificada mediante la aplicacin de cinco cargas de ensayo en aproximadamente cuatro incrementos iguales en orden ascendente. La diferencia entre dos cargas de ensayo sucesivas no deber exceder un tercio de la diferencia entre las cargas de ensayo mxima y mnima.5.1.3.4 El informe de la verificacin de una maquina de ensayo establecer con que rango de carga fue encontrada conforme a los requisitos de la especificacin, en vez de informar un cubrimiento de aceptacin o rechazo. En ningn caso el rango de carga deber ser declarado como incluyendo cargas por debajo del valor, el cual es 100 veces el menor cambio de carga estimado en el mecanismo indicador de carga de la mquina de ensayo o cargas contenidas dentro de la porcin del rango por debajo del 10 % del mximo rango de capacidad.5.1.3.5 En ningn caso el rango de carga ser declarado como incluyendo cargas por fuera del rango de cargas aplicado durante el ensayo de verificacin.5.1.3.6 La carga indicada por una maquina de ensayo no deber ser corregida por clculos o por el uso de un diagrama de calibracin para obtener valores dentro de la variacin permisible requerida.5.2 La mquina de ensayo estar equipada con dos bloques de carga de acero, con caras endurecidas (Nota 4), una de las cuales es un bloque con asiento esfrico y se apoyar en la parte superior del espcimen, y la otra ser un bloque slido en el cual descansar el espcimen. Las caras de carga de los bloques debern tener una dimensin mnima al menos 3 % mayor que el dimetro del espcimen a ser ensayado. Excepto por los crculos concntricos descritos adelante, las caras de carga no debern diferir de un plano por ms de 0.001 pulg. (0.02 mm) en placas de 6 pulg. (150 mm) de dimetro o mayores, o por ms de 0.001 pulg. (0.02 mm) en el dimetro de cualquier bloque menor; los nuevos bloques debern ser manufacturados con la mitad de estas tolerancias. Cuando el dimetro de la cara de carga del bloque con asiento esfrico exceda el dimetro del espcimen por ms de 0.5 pulg. (13 mm), crculos concntricos de no ms que 0.03 pulg. (0.8 mm) de profundidad y no ms que 0.04 pulg. (1 mm) de ancho sern inscritos para facilitar su propio centrado.5.2.1 El bloque de carga inferior cumplir con los siguientes requisitos:5.2.1.1 El bloque de carga inferior se especifica con el propsito de proporcionar una superficie lisa endurecida para mantener la condicin superficial especificada (Nota 5). La cara superior e inferior debern ser paralelas una a la otra. Si la mquina de ensayo est diseada de manera que ella misma se nivele y estar lista para mantenerla en la condicin superficial especificada, no se requiere la placa inferior. Sus dimensiones horizontales sern al menos 3 % mayores que el dimetro del espcimen a ensayar. Crculos concntricos como los descritos en 5.2 son opcionales en la placa superior.5.2.1.2 El centrado final puede ser hecho con referencia al bloque esfrico superior. Cuando se use el bloque de carga inferior para ayudar al centrado del espcimen, el centro de los anillos concntricos, cuando sea provisto, o el centro del bloque mismo puede estar directamente bajo el centro del cabezal esfrico. Provisionalmente puede ser hecha en la placa de la mquina para asegurar una posicin fija.5.2.1.3 El bloque de carga inferior ser de al menos 1 pulg. (25 mm) de espesor cuando nuevo, y al menos 0.9 pulg. (22.5 mm) de espesor despus de algunas operaciones.5.2.2 El bloque de carga con asiento esfrico estar de acuerdo con los siguientes requisitos:5.2.2.1 El dimetro mximo de la cara de carga del bloque con asiento de carga suspendido no exceder los valores dados abajo:Dimetro del espcimende ensayo pulg. (mm) Dimetro mximo de lacara de carga pulg. (mm)2 (50) 4 (105)3 (75) 5 (130)4 (100) 6.5 (165)6 (150) 10 (255)8 (200) 11 (280)5.2.2.2 El centro de la esfera coincidir con la superficie de la cara de carga con una tolerancia de 5% del radio de la esfera. El dimetro de la esfera ser de al menos 75 % del dimetro del espcimen a ensayar.5.2.2.3 La esfera y el soporte sern diseados por el fabricante para que el acero en el rea de contacto no se deforme permanentemente bajo el uso repetido, con cargas mayores de 12,000 psi (82.7 Mpa) en el espcimen de ensayo.5.2.2.4 La superficie curvada del soporte y de la porcin esfrica debern mantenerse limpias y lubricadas con un aceite de petrleo, tal como aceite de motor convencional y no con grasa de presin. No es deseable, no debe intentarse la aplicacin de una pequea carga inicial despus del contacto del espcimen, mas all del acomodamiento de la placa con asiento esfrico.5.2.2.5 Si el radio de la esfera es menor que el radio del espcimen a ensayarse, la porcin de la cara de carga extendida fuera de la parte esfrica deber tener un espesor no menor que la diferencia entre el radio de la esfera y el radio del espcimen. La menor dimensin de la cara de carga ser al menos tan grande como el dimetro de la esfera (ver Fig. 1).5.2.2.6 La porcin mvil del bloque de carga estar unida al asiento esfrico, pero el diseo ser tal que la cara de carga pueda ser rotada libremente e inclinada al menos 4o en cualquier direccin.5.3 Indicador de Carga5.3.1 Si la carga de una maquina de compresin usada en ensayos de concreto es registrada en un dial, este deber estar provisto con una escala graduada que pueda ser leda con una precisin de 0.1 % de la carga total (Nota 8). El dial ser legible dentro del 1 % de la carga indicada en algn nivel de carga dado dentro del rango de carga. En ningn caso el rango de carga del dial ser considerado para incluir carga abajo del valor que es 100 veces el cambio menor de carga que puede ser ledo en la escala. La escala ser provista con una lnea de graduacin igual a cero y tambin numerada. El centro del dial ser suficientemente largo para alcanzar las marcas de graduacin: el espesor del extremo indicador no exceder la distancia libre entre las divisiones menores. Cada dial ser equipado con un ajustador a cero que est localizado fuera del cuerpo y fcilmente accesible en la parte frontal de la maquina donde se observa la marca de cero y el indicador del dial. Cada dial deber estar equipado con un dispositivo compatible que pueda ser ajustado todo el tiempo, el cual indicar con una precisin del 1 % la carga mxima aplicada al espcimen.5.3.2 Si la carga de la mquina de ensayo se indica en forma digital, la pantalla numrica debe ser lo suficientemente grande para que pueda ser leda fcilmente. El incremento numrico debe ser igual o menor que 0.10 % de la escala de carga completa, de un rango de carga dado. En ningn caso el rango de carga verificado incluir cargas menores que el mnimo incremento numrico multiplicado por 100. La precisin de la carga indicada deber ser con 1 % para algn valor mostrado con el rango de carga verificado. Provisiones pueden ser tomadas para ajustar el indicado cero verdadero en cero de carga. Se proveer un indicador de carga mxima, que ser ajustado todas las veces e indicar con 1 % del sistema de precisin, la carga mxima aplicada al espcimen.

6. Especmenes6.1 Los especmenes no sern ensayados si el dimetro individual de algn cilindro difiere de cualquier otro dimetro del mismo cilindro por ms del 2 %.6.2 Ningn extremo del espcimen para ensayo de compresin saldr de la perpendicularidad al eje por ms de 0.5o [aproximadamente equivale a 0.12 pulg. en 12 pulg. (3 mm en 300 mm)] Los extremos del espcimen para ensayo de compresin que difieran del plano en ms de 0.002 pulg. (0.50 mm) debern ser aserradas para reunir la tolerancia, o cabeceadas de acuerdo con la Prctica C 617 o C 1231. El dimetro usado para calcular el rea de la seccin transversal del espcimen de ensayo deber ser determinada cercana a 0.01 pulg. (0.25 mm) promediando dos dimetros medidos en ngulo recto uno respecto al otro alrededor de la media altura del espcimen.6.3 El nmero de medidas en cilindros individuales para la determinacin del dimetro promedio no es prohibitivo, siendo reducido a uno por cada diez especmenes o tres especmenes por da, el que sea mayor, si se conoce que todos los cilindros han sido hechos de un mismo lote de moldes reusables o descartables, los cuales consistentemente producen especmenes con dimetro promedio de 0.02 pulg. (0.5 mm). Cuando el dimetro promedio no cae dentro del rango de 0.02 pulg. (0.5 mm) o cuando los cilindros no estn hechos de un lote simple de moldes, cada cilindro ensayado deber ser medido y el valor usado en los clculos de la resistencia a la compresin unitaria de ese espcimen. Cuando los dimetros son medidos en la frecuencia reducida, el rea de la seccin transversal de todos los cilindros ensayados en ese da deber ser calculado del promedio de los dimetros de tres o ms cilindros representativos del grupo ensayado ese da.6.4 La longitud deber ser medida lo ms cercano a 0.05D cuando la relacin longitud a dimetro es menor que 1.8 o mayor que 2.2, o cuando el volumen del cilindro es determinado de las dimensiones medidas.

7. Procedimiento7.1 Los ensayos de compresin en especmenes curados hmedos, sern hechos tan pronto como sea practicable, despus de removerlos del almacenamiento hmedo.7.2 Los especmenes debern ser mantenidos hmedos por algn mtodo conveniente durante el perodo entre la remocin del lugar de curado y el ensayo. Sern ensayados en condicin hmeda.7.3 Todos los especmenes para una edad de ensayo dada, sern rotos con la tolerancia de tiempo permisible prescritos a continuacin:Edad de Ensayo Tolerancia Permitida24 horas 0.5 horas 2.1 %3 das 2 horas 2.8 %7 das 6 horas 3.6 %28 das 20 horas 3.0 %90 das 2 das 2.2 %7.4 Colocacin del Espcimen Coloque la placa inferior, con su cara endurecida hacia arriba, sobre la mesa o bloque de la mquina de ensayo, directamente debajo del bloque de carga con asiento esfrico. Limpie las superficies de carga de los bloques superior e inferior y del espcimen de ensayo y coloque ste en el bloque de carga inferior. Cuidadosamente alinee el eje del espcimen con el centro de carga del bloque con asiento esfrico.7.4.1 Verificacin Cero y Asiento del Bloque Antes de ensayar el espcimen, verifique que el indicador de carga est en cero. En casos donde el indicador no est en cero, ajuste el indicador (Nota 10). Como el bloque con asiento esfrico es llevado a colocarse sobre el espcimen, girar lentamente su porcin mvil con la mano, para obtener un contacto uniforme.7.5 Razn de Carga Aplique la carga continuamente y sin impacto.7.5.1 Para las maquinas de ensayo de tipo tornillo, el movimiento del cabezal viajara a una razn de aproximadamente 0.05 pulg. (1 mm)/min cuando la maquina est corriendo libre. Para maquinas operadas hidrulicamente, la carga deber ser aplicada a una razn de movimiento (medida de la placa sobre la seccin del cabezal) correspondiendo a una razn de carga en el espcimen dentro del rango de 20 a 50 psi/seg. (0.15 a 0.35 MPa/s). La razn de movimiento designada deber mantenerse el menos durante la ultima mitad de la fase de carga prevista del ciclo de ensayo.7.5.2 Durante la aplicacin de la primera mitad de la fase de carga prevista, ser permitida una razn de carga mayor.7.5.3 No efecte ajustes en la razn de movimiento de la placa en ningn momento, cuando el espcimen esta en fluencia rpida e inmediatamente antes de la falla.7.6 Aplique la carga hasta que el espcimen falle y anote la carga mxima soportada por el espcimen durante el ensayo. Note el tipo de falla y apariencia del concreto.

8. Clculos8.1 Calcule el esfuerzo de compresin del espcimen dividiendo la carga mxima soportada por el espcimen durante el ensayo por el rea de la seccin transversal promedio determinada como se describe en la seccin 6 y exprese el resultado con una aproximacin de 10 psi (0.1 MPa).8.2 Si la relacin longitud a dimetro del espcimen es menor que 1.8 corrija el resultado obte-nido en 8.1 multiplicando por el apropiado factor de correccin mostrado en la siguiente tabla:

L/D 1.75 1.50 1.25 1.00Factor 0.98 0.96 0.93 0.87

9. Informe9.1 Reporte la siguiente informacin:9.1.1 Numero de identificacin9.1.2 Dimetro (y longitud si esta fuera del rango 1.8D a 2.2D), en pulg. (mm)9.1.3 rea de la seccin transversal, en pulg.2 o cm29.1.4 Carga mxima, en lbf o (KN)9.1.5 Esfuerzo de compresin calculado con aproximacin de 10 psi (0.1 MPa)9.1.6 Tipo de fractura, si es diferente del cono usual (ver Fig. 2)9.1.7 Defectos en el espcimen o en el cabeceado.9.1.8 Edad del espcimen

10. Precisin y Tendencia10.1 Precisin La precisin de un operador simple en ensayos de cilindros individuales de 6 x 12 pulg. (150 por 300 mm) hechos con una mezcla de concreto bien mezclada se da para cilindros hechos en un ambiente de laboratorio y bajo condiciones de campo normales (ver 10.1.1).

Operador simple Coeficientede Variacin Rango aceptable de2 resultados 3 resultadosCond. de Laboratorio 2.37 % 6.6 % 7.8 %Cond. de Campo 2.87 % 8.0 % 9.5 %

10.1.1 Los valores dados son aplicables para cilindros de 6 por 12 pulg. (150 por 300 mm) con esfuerzos de compresin entre 2000 y 8000 psi (15 a 55 MPa). Ellos son derivados de CCRL registro de muestras de referencia de concreto para condiciones de laboratorio y una coleccin de 1265 ensayos reportados de 225 laboratorios de ensayos comerciales en 1978

10.2 Tendencia no hay material de referencia aceptado, ninguna declaracin de tendencia est siendo hecha.

2.5 ESPECIFICACIONES PARA CONCRETO ESTRUCTURAL

El concreto estructural, segn las normativas propuestas por la ACI, debe cumplir ciertos requisitos dependiendo del tipo de trabajo en obra (con experiencia o sin experiencia), de los diferentes tipos de concreto y las funciones a las que se les someter.

Por ejemplo, para el concreto liviano en estructuras sismorresistentes se propone una resistencia a compresin de entre 21 y 35 MPa.

Tambin se norman igualmente a la ASTM las condiciones de las pruebas de laboratorio con probetas de concreto.

Se especifica la siguiente tabla de mdulos de elasticidad dependiendo de la resistencia proyectada del concreto.

2.6 DEMOSTRACIN DE PRUEBAS DE CONCRETO EN CEMPRO Las primeras pruebas se realizaron con concreto fresco y homogeneizado en una mezcladora (centrifugadora), y luego con pala. Los preparativos incluan: Humedecer todas las zonas que entraran en contacto con el cemento, por ejemplo, el piso. Dar cierto nmero de apisonamientos, y en patrn espiral, con el fin de compactar y homogeneizar la mezcla a ensayar. Utilizar una varilla especial para los apisonamientos. Dar un nmero de golpes determinado a la olla de presin con un martillo de goma. Llenar los recipientes por capas, entre otros.

Es decir, analizando lo anterior, que todos los procedimientos para el mezclado del espcimen y preparacin de los instrumentos estaban normalizados.

Las pruebas consistieron en lo siguiente. En primer lugar se desarroll la prueba de Abrahams, que permite dar una medida o comparacin de la viscosidad del concreto, y ensaya, por ende, su cohesividad. Se llenaba un cono metlico, con un procedimiento normalizado, luego se retiraba el cono, y se meda la altura que se haba aplastado hacia abajo inmediatamente despus.

Luego se llev a cabo la prueba de presin cuya finalidad es medir el porcentaje de aire en el concreto. Se indic que este porcentaje depende de los agregados y su granulometra. Para ello se introduca la mezcla en una olla de presin, y se le pesaba en una balanza tarada, una vez colocada la tapa se le introduca agua en la capa superficial, para que sta cerrara las molduras entre la olla y el cemento. Posteriormente se calibra el manmetro, y se tomaba la presin luego de permitir el paso de aire. A esta se le resta un factor de correccin.

Los tcnicos indicaron que estas pruebas con concreto fresco pueden realizarse en obra cada 50 metros cbicos.

Seguido a esto se mostr una prueba de compresin, similar a la realizada en el laboratorio TEC Landvar. Las probetas de concreto tenan 6 pulgadas de dimetro. Se verificaba lo siguiente: Peso Dimetro Perpendicularidad Lisura de las caras de compresin Se ajustaban almohadillas de neopreno para nivelar las caras de compresin

El tcnico indic que la fractura se deba a la edad del concreto (tiempo de fraguado) y que a los 28 das se obtena una resistencia de 4000 psi.

La ltima prueba consisti en ensayar la resistencia a la abrasin de un adoqun prefabricado, lo cual se haca sometindolo a la friccin ocasionada por un esmeril que lo desgastaba con una arena blanca y fina a base de corindn, un material de extrema dureza.

III. DATOS OBTENIDOSTabla No. 1 Medidas y cargas soportadas por las probetas

CONDICIONES INICIALESCONDICIONES FINALESCarga ltima (lb)

CILINDRODimetro (in)Altura (in) Dimetro (in)Altura (in)

GRUPO 112.980.09846.220.09843.010.09846.10.098410130

22.960.09845.750.09843.070.09845.580.098414990

33.180.09845.590.09843.650.09845.280.098418920

43.010.09845.180.09843.780.09845.120.098416590

GRUPO 212.950.09845.870.09843.070.09845.80.098417290

23.190.09846.140.09843.230.09845.980.098418810

32.910.09845.790.09842.990.09845.790.098422020

42.990.09845.910.09843.070.09845.750.098430390

GRUPO 313.1890.09845.9060.09843.3210.09845.7870.098410970

23.1890.09846.0630.09843.2010.09845.9840.098412810

33.1890.09845.9060.09843.3300.09846.0700.098420380

43.1890.09845.0720.09843.3070.09845.9690.098415210

Para la presentacin de los clculos se excluyen los datos 3 del grupo 2, y 3 y 4 del grupo 3, ya que las mediciones realizadas no resultan consistentes, pues indicaran deformaciones positivas (estiramientos) a compresin o nulas despus de la falla.

En todos los casos se utiliz concreto comn, como el mencionado ya anteriormente, mezcla de cemento, agua, arena y piedrn.

La carga ltima promedio soportada por las probetas a los 28 das fue de 20440 lbs.

IV. CALCULOSTabla No. 2 rea transversalCILINDROrea transversal (in)

GRUPO 116.970.3251487

26.880.3275912

37.940.3600007

47.140.3425577

GRUPO 216.830.3248753

27.990.3537325

36.670.3204748

47.030.3297264

GRUPO 317.9420.3566136

28.0420.3545446

37.9420.3566136

48.0420.3706462

Tabla No. 3 Esfuerzo normalEsfuerzo ltimo (psi)

11453.37267.7994178

2178.779103.742575

2382.872108.039714

2323.529111.476584

22531.479120.412147

2354.193104.224595

4322.902202.756023

31381.22962.0187279

1592.80870.2180339

Tabla No. 4 Deformaciones unitarias y mdulo de PoissonDeformacin unitaria longitudinalDeformacin unitaria lateralMdulo de Poisson

10.01929260.02237480.01006710.04669870.5218122.495055

0.029565220.02420680.03716220.047029271.2569551.894584

0.055456170.02491330.14779870.04399892.6651451.436318

0.011583010.02686550.2558140.0469823822.0852751.38465

20.011925040.02370760.0406780.047191923.4111387.851739

0.026058630.02266810.01253920.04362510.4811911.72565

0.027072760.02355060.02675590.046549670.9882941.922381

30.019998310.02356660.04136220.04365712.0682863.272039

0.012980590.02295350.00370030.043638590.2850673.399416

Tabla No. 5 Mdulo de elasticidadCILINDROMdulo de elasticidad (psi)

11

275333.09422.49505529

373693.99791.89458448

442968.55451.43631809

21200598.03951.3846539

2212282.5777.85173947

4216145.11.43631809

31159677.1871.92238113

269067.31683.27203894

Grfica No. 1 Carga ltima de las probetas (lbs) vs. Edad (semanas)

V. RESULTADOS 5.1 DISCUSIN DE RESULTADOSLos resultados obtenidos muestran que la mayor resistencia a la compresin se alcanza a los 28 das, tal como se estableci en la teora segn Parker (1971). Asimismo la resistencia terica indicada por dicho autor (2986 psi) es muy similar a las obtenidas en los ensayo realizados, cuyo nico esfuerzo vlido calculado (los otros datos fueron desechados) fue de 2382.872 +/- 108.039714 psi. Hay que observar que los ensayos cumplieron con los tiempos estandarizados por la ACI, para los intervalos de tiempo en las pruebas semanales, por lo que el aumento de la resistencia es comparable a los tericos y normados. Es necesario mencionar que para las pruebas efectuadas no se verific la perpendicularidad, lisura, peso y nivelacin de las probetas. Tampoco se conoci que la velocidad de carga de la mquina universal fuese la normada. Los datos que fueron desechados por resultar inconsistentes fueron posiblemente mal medidos, o bien, mostraban que la altura de los cilindros era variable en distintas zonas, es decir, que el cilindro no era perpendicular, y sus caras no estaban niveladas. Es importante mencionar que el peso tiene gran importancia en la resistencia del concreto, ya que, segn Parker (1971), el aumento en la densidad del concreto est relacionado para ciertos preparados con un aumento en la resistencia a compresin. Razn por la cual sera recomendable medir la densidad de las probetas, previo realizarse de los ensayos. Asimismo las resistencias de los especmenes variaron considerablemente segn los diferentes preparados por los distintos grupos. Esto muestra la necesidad de regular un procedimiento de preparacin de la mezcla y las probetas, tal como se realiza en CEMPRO y como se propone en las normas internacionales de la ACI y la ASTM.Por otra parte, los mdulos de elasticidad calculados para el concreto de 28 das (73 ksi) distan mucho del mdulo de elasticidad normado por la ACI equivalente a 185 ksi.

5.2 CONCLUSIONES

Los ensayos realizados en el laboratorio TEC Landvar no efectuaron comprobaciones acerca del procedimiento de mezcla y preparado del concreto de para las probetas. Tampoco se verific el peso, la perpendicularidad, lisura, y nivelacin de las mismas, as como la velocidad de carga de la mquina universal, comprobaciones seguidas en CEMPRO y normadas internacionalmente, por la cual los datos no pueden ajustarse a comparaciones. La resistencia experimental alcanzada a los 28 das en uno de los grupos fue similar a la indicada tericamente para el concreto comn. El mdulo de elasticidad del concreto de 28 das fue de 73 ksi aproximadamente, y de 2.66 el mdulo de Poisson. El esfuerzo calculado para el concreto de 28 das fue de 2.38 ksi, similar a la resistencia terica del concreto para un mismo periodo.

5.3 RECOMENDACIONES

Comprobar el peso, la perpendicularidad, lisura, y nivelacin de las probetas, as como la velocidad de carga de la mquina universal. Utilizar almohadillas de neopreno para la nivelacin de la carga. Comparar el mdulo de elasticidad de las muestras con el mdulo de elasticidad propuesto por la ACI, a cierto rango de resistencia proyectada del concreto.BIBLIOGRAFAASTM. (2012). Annual Book of ASTM Standard. Concrete and aggregates. Documento en PDF.Beer, F. y Johnston, E. (1993). Mecnica de materiales. (2a. ed.). Mxico: Mc Graw Hill. Fitzgerald, R. (1990). Mecnica de materiales. Mxico: Alfaomega.Tippens, P. (2001). Fsica. Conceptos y aplicaciones. (11. ed.). Mxico: Mc Graw Hill.Parker, H. (1971). Diseo simplificado de concreto reforzado. Mxico: Limusa-Wiley.Vilagut, F. (1975). Prefabricados de hormign. Barcelona: Editorial Gustavo Gili.