“FABRICACIÓN, ENSAYO Y REPARACIÓN DE MUROS DE …
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles “FABRICACIÓN, ENSAYO Y REPARACIÓN DE MUROS DE HORMIGÓN ARMADO, UTILIZANDO FERROCEMENTO” Memoria para optar al titulo de: Ingeniero Civil en Obras Civiles. Profesor Patrocinante: Sr. Hernán Arnés Valencia. Ingeniero Civil MARCELO ALEJANDRO AROS VILLEGAS 2005
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Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles
“FABRICACIÓN, ENSAYO Y REPARACIÓN DE
MUROS DE HORMIGÓN ARMADO, UTILIZANDO
FERROCEMENTO”
Memoria para optar al titulo de:
Ingeniero Civil en Obras Civiles.
Profesor Patrocinante:
Sr. Hernán Arnés Valencia.
Ingeniero Civil
MARCELO ALEJANDRO AROS VILLEGAS
2005
INDICE
RESUMEN
SUMMARY
CAPITULO I: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Introducción 11.2 Objetivos 21.2.1 Objetivos generales 21.2.2 Objetivos específicos 21.3 Metodología de trabajo 3 CAPITULO II: DAÑOS ESTRUCTURALES
2.1 Generalidades 42.2 Factores que originan daño estructural 42.2.1 Diseño 42.2.2 Factores constructivos 42.2.3 Factor de uso 52.2.4 Factores eventuales 52.3 Cargas generadoras de falla 52.3.1 Cargas horizontales 52.3.1.1 Sismos 52.3.2 Cargas verticales 72.3.2.1 Peso propio 72.3.2.2 Sobrecargas 72.4 Fallas en el hormigón armado 72.4.1 Grietas por flexión 72.4.2 Grietas por corte 92.4.3 Grietas por compresión 102.4.4 Grietas por tracción 112.4.5 Grietas por torsión 12 CAPITULO III: MUROS DE HORMIGÓN ARMADO:
COMPORTAMIENTO AL CORTE
3.1 Generalidades 133.2 Rango elástico y agrietamiento diagonal 133.3 Rango post-agrietamiento 153.4 Modos de falla 153.4.1 Falla frágil por corte 153.4.2 Falla dúctil por corte 163.4.3 Falla frágil por compresión diagonal 173.5 Parámetros que influyen 173.5.1 Resistencia característica del hormigón (f’c) 173.5.2 Esbeltez 173.5.3 Refuerzo transversal 173.5.4 Refuerzo longitudinal 183.5.5 Refuerzo axial 18 CAPITULO IV: EL FERROCEMENTO.
4.1 Generalidades 194.2 Materiales componentes del ferrocemento 194.2.1 Mortero 194.2.2 Cemento 194.2.3 Áridos 204.2.4 Agua 204.2.5 Aditivos 214.3 Refuerzos del ferrocemento 224.3.1 Armadura difusa 224.3.2 Armadura discreta 234.4 Propiedades mecánicas del ferrocemento 244.4.1 Comportamiento a la tracción 244.4.2 Comportamiento a la compresión 254.4.3 Comportamiento a la flexión 254.4.4 Comportamiento al agrietamiento 274.4.5 Resistencia al impacto 274.4.6 Durabilidad y corrosión 284.5 Aplicaciones en la construcción y experiencia con ferrocemento 28
CAPITULO V: MURETES DE PRUEBA
5.1 Generalidades 305.2 descripción de materiales, herramientas y equipos utilizados 30
5.2.1 Materiales 305.2.2 Herramientas 335.2.3 Maquinas y equipos 345.3 Fabricación de muretes de hormigón armado 375.3.1 Diseño al corte de muretes 375.3.2 Fabricación de moldajes 395.3.3 Armadura 395.3.4 Dosificaciones 405.3.5 Hormigonado 405.3.6 Curado 425.3.7 Frague 425.3.8 Desmolde 425.4 Descripción del ensayo de muretes de hormigón armado 435.5 Comportamiento de muretes de hormigón armado 445.5.1 Murete nº 1 455.5.2 Murete nº 2 475.5.3 Murete nº 3 495.5.4 Murete nº 4 515.5.5 Murete nº 5 535.5.6 Murete nº 6 55
5.6 Reparación de muretes de hormigón armado utilizando ferrocemento 55
5.6.1 Dosificación mortero 555.6.2 Armadura del ferrocemento 565.6.3 Limpieza de muretes 575.6.4 Fijación de mallas 575.6.5 Mortero 575.6.6 Curado y frague 585.7 Descripción del ensayo de muretes reparados con ferrocemento 595.8 Comportamiento de muretes reparados con ferrocemento 605.8.1 Murete nº 1 625.8.2 Murete nº 2 645.8.3 Murete nº 3 665.8.4 Murete nº 4 685.8.5 Murete nº 5 705.8.6 Murete nº 6 72
CAPITULO VI: ANALISIS DE RESULTADOS
6.1 Comparación entre muretes reparados y sin reparar 74
6.1.1 Comportamiento murete nº1 746.1.2 Comportamiento murete nº2 76
6.1.3 Comportamiento murete nº3 786.1.4 Comportamiento murete nº4 806.1.5 Comportamiento murete nº5 826.1.6 Comportamiento murete nº6 846.2 Resumen comportamiento de muretes 846.2.1 Muretes de hormigón armado 866.2.2 Muretes reparados con ferrocemento 886.3 Resumen de ensayos 90
CAPITULO VII: COMPARACION DE COSTOS CON OTRO SISTEMA DE REPARACIÓN
7.1 Generalidades 91
7.2 Procedimiento de reparación o refuerzo mediante “hormigón preempacado” 91
7.2.1 Antecedentes generales 91
7.2.2 Materiales 91
7.2.3 Procedimiento de ejecución 93
7.2.4 Materiales a utilizar para confeccionar lechada 94
7.3 Comparación de costos 95
7.3.1 Costos del hormigón preempacado 95
7.3.2 Costos del ferrocemento 96
CAPITULO VIII: CONCLUSIONES
8.1 Conclusiones específicas 978.2 Conclusiones generales 98
BIBLIOGRAFÍA 99
ANEXOS
ANEXO 1 Dosificación de hormigón 101ANEXO 2 Ficha técnica puente de adherencia 110ANEXO 3 Resultados de ensayos a probetas de hormigón y mortero 113
RESUMEN
En la presente investigación, se realizó un análisis experimental a seis probetas
de hormigón armado, las cuales fueron sometidas a ensayos destructivos de
compresión diagonal, para obtener la carga de rotura y deformación producida.
Posteriormente se procedió a reparar cada una de las probetas utilizando ferrocemento,
aplicando el procedimiento por ambas caras de la probeta de hormigón armado.
Pasado los 28 días de frague requerido, las probetas reparadas con
ferrocemento se ensayaron de la misma forma que las probetas de hormigón armado,
obteniendo así parámetros de comparación, como deformación y carga última.
Al analizar los resultados obtenidos, teniendo en cuenta la resistencia a
compresión diagonal, deformación y costos de la aplicación del método de reparación
propuesto, se observa la eficiencia de la utilización del ferrocemento como una
alternativa de reparación a muros de hormigón armado.
Todo el proceso de fabricación, ensayo y reparación de los muretes de prueba se
realizó en el Laboratorio de Ensaye de Materiales de Construcción (LEMCO).
SUMMARY
The present investigation have the purpose to analyze experimentally to six little
walls composed for framed concrete and then, to assay them to the fracture and
afterward repairing them with iron-cement, for to observe the efficiency and
effectiveness of the method proposed.
In the experiment it was build six little walls for framed concrete, that was
submitted to destructing assayers of diagonal compression to get the charge of break.
Then it was realize it the repair of every one, using iron-cement and applying it on two
faces of the little walls. After award they was assay it of the same way again, getting so
parameters of comparison, deformation and final charge.
The results of the application of this type of repair, demostrates the efficiency and
effectiveness, since the perspective of the resistance, deformation and costes of the
application of the method.
All the process of making, assay and repair of the little walls it was realize it in the
Laboratorio de Ensaye de Materiales de Construcción (LEMCO).
CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Introducción.
Hoy en día el hormigón armado es uno de los materiales mas utilizado en la
construcción, y es usual encontrar defectos desde el punto de vista constructivo, mala
calidad de los materiales, mal diseño de elementos o también debido a causas
eventuales. El reparar estos defectos resulta ineludible ya que la estructura incurre en
una perdida de resistencia, afectando directamente a la seguridad de esta.
Actualmente existen distintas técnicas y productos utilizados en la reparación de
muros de hormigón armado, pueden ser reparados y reforzados a través de inyecciones
epóxicas, reemplazo de partes afectadas o aumentando la sección del elemento, esto
depende del nivel de daño producido en el muro.
La inyección de grietas con resinas epóxicas es aplicable cuando solo existe la
grieta y no un daño mayor en el hormigón ni en la armadura. La remoción y reemplazo
del hormigón se realiza cuando este ha sido deteriorado, destruido o se ha perdido la
adherencia del hormigón a la armadura, aplicando morteros con polímeros, mortero
proyectado, morteros epóxicos u hormigón preempacado, también existen refuerzos
que se aplican a los muros de hormigón armado, utilizando laminas de carbono o tejidos
compuestos de fibra (carbono o vidrio), que dependiendo del modo de falla producido
en el muro, un método será de mejor aplicación que otro.
Si bien estos métodos de reparación otorgan resultados aceptables, la constante
búsqueda de nuevas técnicas de reparación de menor costo y de aplicación más
simple, ha hecho enfocar la mirada en el ferrocemento.
Consiste en una serie de mallas muy juntas o barras de muy pequeño diámetro
completamente envueltas en la matriz de mortero, generando un material compuesto
cuyo comportamiento es distinto al del hormigón armado convencional en resistencia,
deformación y aplicaciones. En Chile ya se han fabricado viviendas sociales y privadas,
utilizando elementos prefabricados con ferrocemento.
Considerando las propiedades que posee este material, su bajo costo, se logran
espesores pequeños de elementos, de fácil reparación y no requiere de mano de obra
especializada, debido a estas características, en la siguiente investigación se pretende
analizar el uso del ferrocemento como una técnica alternativa de reparación de muros
de hormigón armado.
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1.2 Objetivos.
1.2.1 Objetivos generales
Determinar la factibilidad que presenta la utilización del ferrocemento en la
reparación de muros de hormigón armado.
Definir una técnica de reparación adecuada en la cual se consideren factores de
costo, trabajabilidad, materiales a utilizar, personal necesario, seguridad.
Recuperar la capacidad de resistencia del elemento dañado y también sus
propiedades mecánicas ante las solicitaciones de uso, para las cuales fue
diseñado.
1.2.2 Objetivos específicos
Realizar una comparación económica entre la reparación de muros de hormigón
armado utilizando hormigón preempacado y la técnica de reparación propuesta
mediante el uso del ferrocemento.
Analizar comparativamente el murete de hormigón armado reparado utilizando
ferrocemento y el murete sin reparar, tomando en consideración factores de
resistencia y deformación.
Evaluar el grado de recuperación que se obtiene de la reparación a los muretes
de hormigón armado, tomando en cuenta la capacidad resistente de las probetas
y analizar los distintos modos de falla producidos durante su ensayo.
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1.3 Metodología de Trabajo El procedimiento a seguir es el siguiente:
1. Recopilación de información, antecedentes en general, relativos a la reparación
de estructuras y específicamente al diseño y reparación de muros de hormigón
armado, calidad de materiales, tipo de reparaciones utilizadas en esta memoria.
2. Desarrollo de capítulos teóricos con el objetivo de tener mayor conocimiento con
respecto a tipos de reparaciones de hormigón armado y productos utilizados para
su llevada a cabo.
3. Realizar el estudio y diseño de elementos con el objeto de abordar de mejor
manera el ensayo de las probetas.
4. Preparación de 6 probetas de muros de hormigón armado, las que serán
sometidas a ensayos de laboratorio con el objeto de determinar la resistencia de
estos elementos bajo cargas de compresión diagonal.
5. Posteriormente se procederá a repararlos utilizando un sistema innovador como
es el uso de ferrocemento, para su posterior ensayo y determinación de
resistencia.
6. Obtención de resultados y comparación de cargas entre probetas en condiciones
normales y las mismas reparadas con ferrocemento.
7. Finalmente se realizan los estudios comparativos y análisis de resultados para
ver si realmente el sistema de reparación con ferrocemento es conveniente en la
reparación de muros de hormigón armado.
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CAPITULO II
DAÑOS ESTRUCTURALES
2.1 Generalidades.
En las estructuras de hormigón armado existen daños que están condicionados
por una serie de factores que afectan de alguna u otra manera al comportamiento de la
estructura disminuyendo así su capacidad resistente.
Algunos de estos factores son, las condiciones de diseño de la estructura, los
aspectos constructivos bajo los cuales se ejecuta la obra, también la calidad del suelo,
la acción de factores eventuales, los cuales al actuar de forma conjunta pueden generar
daños desastrosos a nuestra estructura.
2.2 Factores que originan daño estructural.
De manera de ordenar estos factores, los podemos clasificar en los grupos que
se señalan a continuación:
2.2.1 Diseño:
Al incurrir en errores de tipo estructural, el comportamiento de los elementos en
la práctica va a ser distinto a lo calculado, creando así deformaciones y agrietamientos
que en algunos casos van a ser inadmisibles y en otros se podrán reparar, utilizando un
proceso de reparación adecuado a la falla producida.
2.2.2 Factores constructivos:
En este grupo las fallas se producen debido a una mala técnica de construcción,
también por una falta de organización de las distintas actividades a realizar, o a la mala
calidad de los materiales utilizados.
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2.2.3 Factor de uso:
Indudablemente las estructuras las calculamos sabiendo a priori el uso que
tendrá, por lo tanto si esta condición cambia la estructura no estaría capacitada para
resistir esta modificación, por lo que habría que hacer las reparaciones a la estructura
antes que se cambie el uso para evitar posibles daños.
2.2.4 Factores eventuales:
Son aquellos que actúan sobre la estructura de forma aleatoria, sismos,
impactos, incendios, etc., solicitando a la estructura más allá que su capacidad
resistente. Solo al reparar estos daños la estructura recuperara su capacidad de diseño.
También con motivo de poder realizar una reparación satisfactoria a la estructura
dañada, hay que conocer bien el origen de la falla, para el caso en que actúen factores
eventuales como los mencionados anteriormente, la identificación de la falla no es un
problema pudiendo adoptar así un buen método de reparación. Pero en el caso que el
origen de la falla es desconocido, como los asentamientos del suelo, la corrosión de
armaduras, los factores atmosféricos, etc. Para estos casos la identificación de la falla
forma parte de un estudio con el cual se puede elaborar una adecuada metodología de
inspección y reparación de la estructura.
2.3 Cargas generadoras de falla.
La estructura se ve sometida a distintos tipos de cargas que eventualmente
pueden generar fallas, algunas de mayor magnitud que otras y dependiendo de la
naturaleza de estas las podemos clasificar en cargas horizontales y cargas verticales.
2.3.1 Cargas horizontales:
2.3.1.1 Sismos:
En nuestro país este fenómeno es de bastante recurrencia por lo que es muy
importante considerar, estos causan diversos daños a las estructuras, algunos que
afectan a la estabilidad de la estructura y otros que afectan elementos aislados no
generando un mayor efecto sobre el conjunto de la estructura.
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Las principales fallas en el hormigón armado producto de un sismo están
relacionadas con deformaciones y fuerzas excesivas en que incurre la estructura, como
las fuerzas de corte, momento flector, unión hormigón armadura, etc., afectando a los
muros, pilares, vigas, losas.
En los casos más severos puede llegar a producirse un brusco descenso de la
rigidez al desprenderse el hormigón, produciéndose la rotura de estribos, quienes son
los que soportan el esfuerzo de corte.
En los muros se presentan grietas diagonales en forma de cruz debido al
predominio de las fuerzas de corte, este tipo de falla es frágil y se extienden en todo el
muro, en los casos mas graves se puede producir la rotura de la armadura de pilares.
Figura 2 – 1. Grietas en muro debido a esfuerzos de corte.
Al escoger una zona del centro del muro se aprecia claramente el
comportamiento de las fuerzas actuantes en el muro y su grieta resultante producto de
la acción del esfuerzo de corte.
Figura 2 – 2. Esfuerzos producidos en una grieta.
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2.3.2 Cargas verticales.
2.3.2.1 Peso propio.
Este tipo de cargas no tiene mucha recurrencia como un fenómeno generador de
fallas estructurales.
2.3.2.2 Sobrecargas.
Se puede presentar cuando las cargas que afectan a la estructura sobrepasan
los valores de diseño, ya sea a raíz de un sobre uso de la estructura o debido a una
sobrecarga eventual, para la cual la estructura no ha sido diseñada. Quedando esto de
manifiesto al presentarse pequeñas deflexiones al principio con un posterior
ensanchamiento de las grietas, pudiendo llevar a la deformación del elemento y en
situaciones de carga mayor se puede producir desprendimiento de hormigón, la rotura
de la armadura prácticamente no se presenta debido a la acción de sobrecargas.
2.4 Fallas en el hormigón armado.
Las fallas en el hormigón armado están precedidas de pequeñas fisuras y grietas
que se manifiestan de distintas maneras en todos los elementos estructurales por lo que
clasificaremos las grietas según los esfuerzos ante los que se presentan en:
a) Grietas por flexión
b) Grietas por corte
c) Grietas por compresión
d) Grietas por tracción
e) Grietas por torsión
2.4.1 Grietas por flexión.
Causas:
• Error en la cuantía balanceada
• Mala adherencia entre el acero y el hormigón, produciéndose una mala
distribución de tensiones.
• Mala disposición de armaduras.
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• Descimbre prematuro.
• Asentamientos del suelo.
Características:
A toda viga de hormigón armado solicitada por flexión, la forma de la falla
dependerá de las resistencias del hormigón y del acero. A todo hormigón del cual se
conoce la resistencia, le corresponde una cuantía determinada, donde la resistencia del
acero y del hormigón se agota simultáneamente. Si existe una cuantía menor a la
balanceada, la rotura se inicia por deformación plástica del acero (falla dúctil), si la
cuantía es mayor que la balanceada, se generaran fallas por aplastamiento en el
hormigón (falla frágil).
Las grietas por flexión se manifiestan en principio en la zona de momento
máximo, extendiéndose posteriormente a los apoyos.
En una viga, la grieta se encuentra solamente en la parte traccionada.
Se presentan en gran cantidad, muy próximas unas de otras. Produciéndose un
espaciamiento mayor si, la cuantía es menor, la resistencia de hormigón es baja, el
diámetro de las armaduras es mayor y si la adherencia entre el hormigón y el acero es
baja.
Generalmente estas grietas se producen bajo cargas, si esta carga se retira, un
gran numero de ellas se cierran mostrando solo pequeñas fisuras en el elemento.
El asentamiento del suelo produce un descenso de las fundaciones de la
estructura. Al tratarse de una estructura de hormigón armado, tendrá una rigidez alta y
los efectos debido al asentamiento pueden tener una gran repercusión en la estructura.
Al asentarse un pilar que sustenta una viga, se producen cambios en los momentos
máximos y en los esfuerzos de corte, que afectan no solo a su magnitud sino también a
su ubicación, se producen una cantidad excesiva de grietas en la parte inferior de las
vigas y se ubican desplazadas del punto donde se produce el momento máximo,
también se generan grietas cerca de los apoyos en las vigas.
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S= Asentamiento de suelo.
1= Grietas debido a asentamiento en apoyos
vecinos.
2= Grietas debido a asentamiento en apoyo
central.
Figura 2 – 3. Grietas debido a esfuerzos de flexión.
2.4.2 Grietas por corte.
Causas:
En las vigas, este tipo de grietas provienen del efecto en conjunto de la flexión y
el corte, produciéndose grietas de tracción diagonal, generalmente se presentan en
vigas cortas muy cargadas.
En las losas apoyadas directamente sobre pilares, la falla puede provenir de la
formación de grietas de tracción diagonal, que se forman alrededor de la columna,
fallando finalmente por punzonamiento al arrancar la columna parte de su apoyo en la
losa.
El asentamiento del suelo también generara grietas por corte en una estructura
en base a muros.
Características:
En las vigas, estas grietas se producen cerca de los apoyos, zona en la cual el
esfuerzo de corte es máximo, tienen una orientación tal que cortan al eje neutro, las
fisuras son cerradas, con una inclinación entre 45 y 75º hacia el pilar. Son muy
peligrosas ya que la rotura puede ser instantánea.
Figura 2 – 4. Grietas debido a esfuerzos de corte.
Si una junta de hormigonado es defectuosa, se apreciaran grietas en la unión de
los elementos.
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En pilares no es frecuente, suele producirse en pilares de planta baja de edificios
que tienen que soportar fuertes empujes que no tienen la sección o armadura
transversal suficiente. Los pilares extremos de última planta, donde acometen vigas de
grandes luces y si no tienen armadura transversal suficiente, están sometidos a
tensiones tangenciales apareciendo fisuras inclinadas, con tendencia a los 45º, en las
dos caras opuestas, desplazándose una parte del pilar sobre la otra cuando el estado
es muy avanzado (Figura 2 - 5).
Figura 2 – 5. Grietas en debido a esfuerzos de corte.
En el caso que el asentamiento del suelo genere grietas por corte, estas se verán
reflejada en los muros que se encuentren entre el eje vertical de la estructura que
descendió debido al asentamiento, y el eje que se ha mantenido en su lugar, creando
grietas a lo largo de la diagonal de los muros.
El comportamiento de los muros de hormigón armado bajo esfuerzos de corte
forman parte del Capitulo III de esta memoria.
2.4.3 Grietas por compresión.
En las columnas este tipo de grietas se manifiestan a media altura de la columna,
esto debido a que en sus extremos existe una zona de mayor refuerzo a su encuentro
con las vigas.
También los estribos y las barras longitudinales son de fundamental importancia
para evitar este tipo de grietas, ya que los estribos evitan el pandeo de las barras
confinando así al hormigón, evitando que la sección se ensanche y aumentando
indudablemente la resistencia del elemento.
El modo de falla de las columnas frente a cargas de compresión comienza a dar
aviso al aparecer grietas verticales a media altura de la columna, fallando
repentinamente y produciéndose una pequeña deflexión, internamente existe un
pandeo de las barras verticales y aplastamiento del hormigón.
En columnas armadas con zunchos la falla comienza a apreciarse al formarse
gran cantidad de grietas verticales, desprendiéndose posteriormente la capa de
recubrimiento de hormigón y si la carga continúa y la columna es muy esbelta se
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producirán grietas que anunciarán la falla por pandeo de la columna, o también por
rotura de la hélice del zuncho.
Las vigas también manifiestan grietas en la zona de compresión, puede deberse
a una alta cuantía de acero o a una baja resistencia a compresión del hormigón.
2.4.4 Grietas por tracción.
La acción de diferentes agentes externos son los que principalmente generan
este tipo de grietas, los mas importantes o los que afectan en mayor medida a
estructuras de hormigón armado son los siguientes:
Sulfatos:
Estos generan esfuerzos expansivos que pueden dar origen a grietas y en el
peor de los casos que el hormigón se disgregue, este tipo de grietas no tienen forma
definida y pueden actuar en cualquier parte de la estructura, bastando solo el contacto
con el hormigón o alguna mezcla con sulfatos en su fabricación.
Ciclos hielo deshielo:
El agua penetra los capilares del hormigón llenando los espacios de aire, al bajar
la temperatura esta agua se congela aumentando su volumen generando grietas de
carácter progresivo por lo que el hormigón cada vez va quedando mas deteriorado,
produciéndose una perdida parcial o total de su resistencia.
Temperatura:
Principalmente se produce en procesos industriales o donde exista gran cantidad
de calor, en estos casos se generan grietas de tracción debido a que el acero y el
hormigón no se deforman al mismo tiempo producto de la diferencia entre sus
coeficientes de conductividad térmica.
Debido a la retracción del hormigón también se generan grietas ya que el
hormigón al perder agua se contrae y al absorber agua se dilata, generando al igual que
en los casos anteriores, tensiones que pueden dar origen a grietas.
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2.4.5 Grietas por torsión.
En las vigas se provocan fisuras en 45º que se continúan desarrollando en las
otras caras de la viga. Suelen darse cuando existe una viga que une pórticos de luces
descompensadas.
Es mas frecuente que este tipo de grietas se presente en conjunto con grietas de
tracción diagonal, en este caso la torsión aumenta el corte en un lado de la viga y al otro
lado lo reduce, provocando en el lado mas solicitado un agrietamiento prematuro por
tracción diagonal bajo una tensión combinada.
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CAPITULO III MUROS DE HORMIGON ARMADO:
COMPORTAMIENTO AL CORTE
3.1 Generalidades.
Dados los requerimientos de ductilidad y de capacidad de disipación de energía,
no se debe permitir que el corte controle la respuesta de muros estructurales, mediante
un diseño por capacidad seria posible asegurar que la repuesta quede controlada por
flexión. Por lo tanto, es indispensable contar con una buena evaluación de la resistencia
disponible de corte.
Es usual observar comportamiento dominado por corte en muros bajos, el
agrietamiento diagonal y degradación brusca de rigidez y resistencia al alcanzar la falla,
son características típicas de este tipo de muros.
La falla se presenta en forma frágil y con muy poca capacidad de deformación no
lineal, generando así una falla peligrosa.
A diferencia del caso de flexión, actualmente no se cuanta con un modelo
totalmente aceptado que explique el comportamiento de corte, debido a la complejidad
de los mecanismos involucrados y a una cierta incertidumbre sobre la verdadera
influencia de alguno de los parámetros que afectan a estos mecanismos. Investigadores
han optado por proponer expresiones de tipo semi-empírico, que modelan puntos
característicos del comportamiento, tales como el límite elástico, la resistencia al
agrietamiento diagonal y la resistencia máxima.
3.2 Rango elástico y agrietamiento diagonal.
a) Rango elástico previo al agrietamiento:
Esta es una zona lineal-elástica muy rígida, para la cual valen los principios de
resistencia de materiales, esta zona finaliza al producirse el agrietamiento diagonal en
el muro, donde la tracción principal en el alma, alcanza el modulo de ruptura o
resistencia a la tracción del hormigón.
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b) Agrietamiento diagonal del alma:
El agrietamiento comienza en el alma del muro en el instante que la resistencia
del material es sobrepasada por la tensión principal de tracción.
Figura 3 – 1. Agrietamiento diagonal del alma.
c) Agrietamiento diagonal por flexión:
En este caso la falla se genera a partir de grietas de flexión, que se inclinan hacia
el interior del elemento.
Figura 3 – 2. Agrietamiento diagonal por flexión.
Tanto en el caso b) y c) la resistencia al agrietamiento diagonal es un problema
de tensiones principales, donde los parámetros más importantes son:
• Resistencia a la tracción o módulo de ruptura del hormigón.
• Esfuerzo axial.
• Esbeltez del elemento.
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3.3 Rango post-agrietamiento.
Mecanismos resistentes de corte:
Transferencia de corte a través del hormigón en la cabeza de compresión del muro.
Fuerza de corte transmitida por el efecto de trabazón de los agregados entre ambas
caras de la grieta.
Contribución del refuerzo que atraviesa la grieta:
Fuerzas axiales en el refuerzo transversal.
Fuerzas de corte en el refuerzo longitudinal.
Figura 3 – 3. Mecanismos resistentes de corte.
3.4 Modos de falla
3.4.1 Falla frágil por corte.
Típica de muros bajos con baja cuantía de refuerzo transversal, en este caso una
vez que las tensiones principales exceden el modulo resistente del hormigón, se abre
una gran grieta diagonal.
El mecanismo de resistencia post-agrietamiento no se desarrolla.
El poco refuerzo transversal, si existe se fractura.
Finalmente se destruye la cabeza de compresión del muro.
Esta falla se caracteriza por su fragilidad y baja capacidad de deformación.
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Figura 3 – 4. Falla frágil por corte.
3.4.2 Falla dúctil por corte (por tensión diagonal).
Típica de muros mas esbeltos con mayor cuantía de refuerzo transversal, en este
caso si existe el mecanismo de resistencia post-agrietamiento.
El refuerzo del alma limita el ancho de la grieta, apareciendo una serie de grietas
diagonales, dispersas en el alma del muro a medida que el desplazamiento aumenta.
El refuerzo transversal desarrolla fluencia, esto permite que el muro desarrolle un
cierto grado de deformación en el rango no lineal.
Finalmente la grieta se abre lo suficiente para que algunas de las barras del
refuerzo transversal se fracturen y las grietas penetren, destruyendo así la cabeza de
compresión.
Figura 3 – 5. Falla dúctil por corte.
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3.4.3 Falla frágil por compresión diagonal.
Se presenta en muros con una excesiva cuantía de refuerzo transversal, el alto
nivel de fuerzas producidas en el acero transversal genera grandes compresiones
diagonales en el hormigón.
La falla se caracteriza por su fragilidad, ocurre generalmente por aplastamiento
del hormigón en la cabeza de compresión, debido al efecto combinado de la flexión y la
compresión diagonal por corte.
3.5 Parámetros que influyen.
3.5.1 Resistencia característica del hormigón (f`c).
Modulo de ruptura del hormigón en unidades kg/cm2.
3.5.2 Esbeltez.
La esbeltez define en gran medida el mecanismo resistente del muro.
• M/Vd<0.5: se desarrolla el mecanismo de muros bajos. Tanto el refuerzo
transversal como longitudinal.
• 0.5<M/Vd<1: la grieta diagonal comienza en el alma del muro.
• M/Vd>1: la grieta diagonal comienza a partir de las grietas de flexión
producidas en un extremo del muro.
Para esbelteces mayores, generalmente predominara la falla por flexión, sin que
alcance a desarrollarse el mecanismo de resistencia de corte.
3.5.3 Refuerzo transversal.
Se hace efectivo solamente después que ha ocurrido el agrietamiento diagonal.
El corte es resistido directamente por el esfuerzo axial en las barras, el refuerzo
transversal contribuye a limitar el ancho de las grietas diagonales, lo cual permite el
desarrollo del efecto de trabazón de los agregados entre las caras de la grieta.
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La efectividad del refuerzo transversal es un tema sobre el cual no existe
acuerdo, la práctica común de diseño supone que todas las barras transversales
cruzadas por una grieta diagonal a 45º alcanzan la fluencia.
La efectividad se puede evaluar en términos del cuociente entre la fuerza de
corte que es capaz de transferir directamente el refuerzo transversal al momento de la
falla y la fluencia.
Es importante destacar que, aunque la contribución del refuerzo transversal a la
resistencia al corte no sea significativa en muchos casos, si lo es el aumento de la
capacidad de deformación en los muros dominados por corte.
No obstante lo anterior, un aumento excesivo de la cuantía de refuerzo
transversal puede inducir una falla frágil por compresión diagonal en el alma del muro.
3.5.4 Refuerzo longitudinal.
La cuantía de refuerzo longitudinal define la posición de la línea neutra, y por lo
tanto el tamaño de la cabeza de compresión del muro, donde se transfiere corte
directamente a través del hormigón.
La presencia de refuerzo longitudinal mejora el efecto de trabazón de los
agregados al limitar el ancho de las grietas.
3.5.5 Refuerzo axial.
La presencia de compresión axial produce un aumento, tanto de la resistencia al
agrietamiento diagonal como de la resistencia al corte del muro.
Mejora el efecto de trabazón de los agregados y agranda la zona en compresión
de la sección mas solicitada.
Es usual cuantificar este aumento de resistencia al corte, en forma simplificada,
como un porcentaje de la magnitud del esfuerzo axial, sin embargo, la presencia de
esfuerzo axial de compresión tiende a disminuir la capacidad de deformación inelástica
del muro, favoreciendo la falla frágil por corte.
18
CAPITULO IV EL FERROCEMENTO
4.1 Generalidades.
El ferrocemento es un tipo de hormigón armado en forma de lamina delgada
comúnmente construido con mortero de cemento hidráulico y reforzado con capas de
telas de mallas, poco separadas entre si, y formadas por alambres continuos y de
diámetros relativamente pequeños.
4.2 Materiales componentes del ferrocemento.
4.2.1 Mortero.
El mortero que mas se utiliza en la fabricación del ferrocemento es una mezcla
entre cemento hidráulico y arena, también se le puede agregar aditivos para mejorar las
propiedades de este. La calidad y el tipo de materiales utilizados puede incurrir
directamente en el comportamiento y la durabilidad del elemento, por esto se
mencionaran para cada material a usar las características mínimas requeridas para su
utilización.
4.2.2 Cemento.
Debido a los pequeños espesores y al pequeño recubrimiento que poseen las
armaduras, la calidad del cemento puede afectar en el comportamiento final del
elemento.
El tipo de cemento que mas se utiliza en la fabricación de elementos de
ferrocemento en Chile es el de tipo Pórtland Puzolánico o Siderúrgico, de Grado
Corriente.
En la Norma Chilena NCh – 148 se clasifican los cementos nacionales según su
composición y resistencia.
El cemento Puzolánico adquiere resistencia lentamente, además necesita un
curado relativamente mas largo, y su resistencia es aproximadamente igual a la del
cemento Pórtland. Si se requieren resistencias altas a tempranas edades se puede
utilizar cemento Pórtland de fraguado rápido.
19
Las cantidades de cemento mas utilizadas en el ferrocemento son entre 500 y
800 kg/m3 de mortero.
4.2.3 Áridos.
El árido mas utilizado para la fabricación del ferrocemento es la arena, de tamaño
máximo de 5 mm, pudiendo ser de tamaños mínimos debido al espesor del elemento o
a las densidades de la armadura.
Este material puede ser natural o artificial, producto de la trituración de la piedra,
y deben satisfacer las propiedades establecidas por las normas: resistencia a los
esfuerzos mecánicos, el contenido de sustancias como arcillas, materias orgánicas u
otras.
Las arenas deberán estar de acuerdo a la NCh – 163 “Áridos para morteros y
hormigones”.
Las especificaciones granulométricas utilizadas para los áridos finos del
ferrocemento es la que se indica en el Cuadro 4 – 1.
ASTM MM. % QUE PASA
Paneles y otros Barcos
Nº 4 4,75 95 - 100 100
Nº 8 2,380 80 - 100 100
Nº 16 1,190 50 - 85 70 - 100
Nº 30 0,590 25 - 60 45 - 70
Nº 50 0,297 25 - 30 25 - 45
Nº 100 0,149 2 - 10 5 -15
Cuadro 4 – 1. Especificaciones granulométricas para ferrocemento.
4.2.4 Agua.
El agua debe estar libre de materias orgánicas y sustancias nocivas que puedan
afectar o causar la corrosión del acero, no se debe utilizar agua de mar.
El agua participa en el proceso de hidratación del cemento, el cual no puede
desarrollarse sin su presencia.
Otorga la trabajabilidad necesaria al mortero, siendo determinante para definir su
fluidez.
20
Se permite el uso de agua potable, ya que esta cumple con los requerimientos de
calidad.
El agua componente del ferrocemento deberá estar de acuerdo a lo expresado
en la NCh – 1498 Of. 82 “Hormigón - Agua de amasado”.
4.2.5 Aditivos.
Los aditivos se definen como “Productos que, agregados en pequeña proporción
en pastas, morteros y hormigones en el momento de su fabricación, mejoran o
modifican una o varias de sus propiedades.
Los aditivos constituyen una ayuda eficaz y en algunos casos son indispensables
para obtener un hormigón o un mortero que satisfaga los requerimientos en muy
variadas aplicaciones.
Se presentan en forma de polvo, liquido o en pasta y la dosis varia según el
producto y efecto que se desea entre un 0.1% y 5% del peso del cemento.
Los aditivos mas utilizados son:
• Plastificantes
Son llamados también reductores de agua, actúan sobre el mortero fresco,
proporcionándole mejor trabajabilidad, posibilita reducir la cantidad de agua
necesaria en el amasado, aumentando la resistencia mecánica, impermeabilidad y
durabilidad del mortero.
• Súper – plastificantes
Estos contienen productos químicos de alto poder dispersante, se obtienen
morteros fluidos y automoldeables, incurriendo en una perdida del agua entre un 25
y un 35 %, obteniendo altas resistencias a tempranas edades.
• Aceleradores
Aceleran la reacción del fraguado del cemento, su uso depende de las
condiciones particulares de cada obra y del medio ambiente en que se llevan a
cabo, pueden producir secuelas desfavorables constructivamente.
21
• Retardadores
Son los que retardan la reacción de hidratación.
• Incorporadores de aire
Generan minúsculas burbujas de aire en el mortero, se obtiene mejor
trabajabilidad, impermeabilidad y resistencia a la intemperie.
• Impermeabilizantes
Disminuyen la permeabilidad del mortero, reduciendo los vacíos gracias a la
acción de agentes hidrófugos.
4.3 Refuerzos del ferrocemento.
Dentro de los refuerzos que posee el ferrocemento distinguiremos claramente 2
grupos que dependiendo de la cantidad, resistencia y orientación en que se utilizan,
servirán para que el mortero no se disgregue e incidirán directamente sobre el
agrietamiento del elemento.
Los tipos de refuerzos los podemos clasificar en:
4.3.1 Armadura difusa.
Se constituye de alambres de pequeño diámetro, los cuales van formando mayas
de espaciamiento pequeño, las que van distribuidas en varias capas en la masa del
elemento que sirven de soporte al mortero que rellena finalmente la pieza, apoyándose
en las armaduras de soporte. Las más utilizadas son:
Malla Hexagonal
También conocida como malla de gallinero, se produce entrelazando alambres
galvanizados de diámetro menor al alambre Nº22, y formando así las mallas
hexagonales. El hecho que los diámetros sean pequeños dan al la armadura una gran
flexibilidad, es por esto que se utiliza acompañada de una malla esqueleto. Debido a su
uso generalizado en otras áreas de productividad, es que la resistencia mecánica de
este tipo de malla no es controlada.
22
Malla Cuadrada
Al igual a la malla tejida hexagonal, se teje entrelazando los alambres ya sean
galvanizados o no, formando cuadrados y también se utiliza en conjunto con la
armadura difusa.
Malla de metal desplegado
Este tipo de malla se produce perforando pequeñas láminas de metal, las cuales
luego se expanden tomando la forma de rombos. Debido a su forma de producción y
desplegamiento, es que este tipo de malla presenta dos resistencias distintas según la
dirección de posicionamiento, y por esto no es recomendable utilizarla en estructuras
que posean solicitaciones bidireccionales, salvo que se tome la precaución de instalar
otras mallas en direcciones alternadas.
Malla Soldada
Este tipo de mallas esta formada por alambres rectilíneos de acero, los cuales se
disponen formando cuadrados o rectángulos soldados en las intersecciones o vértices
de estos. Es utilizada como refuerzo estructural y no necesita ser dispuesta junto con
armadura discreta o esqueleto.
Malla de Watson
Este tipo de malla es una combinación de alambres de alta resistencia y un
alambre ondulado colocado transversalmente, el cual mantiene la posición del conjunto.
Además, los alambres de alta resistencia se ubican en dos niveles paralelos uno al lado
del otro y se separan de los primeros por medio de otro alambre de acero dulce
transversal. Este tipo de mallas es posible fabricarla en obra.
4.3.2 Armadura discreta.
Armadura de soporte suplementaria, llamadas armaduras discretas, que están
también constituidas por acero de tipo estructural de pequeño diámetro, generalmente
entre 4 y 12 mm. Complementan el rol de las armaduras estructurales, pero su papel
principal es servir de soporte a las mallas.
23
Es posible distinguir dos tipos de armaduras discretas:
Armadura de esqueleto.
Este tipo de mallas generalmente se componen de barras de acero dulce de
diámetros pequeños, las cuales son soldadas o amarradas entre sí.
Armadura suplementaria.
Su función es estructural, se constituye generalmente por alambrotes o barras
de acero estructural y trabaja en conjunto con las mallas de la armadura difusa.
4.4 Propiedades mecánicas del ferrocemento.
4.4.1 Comportamiento a la tracción.
El mortero posee poca resistencia a la tracción, pero en conjunto con la
armadura del ferrocemento esta resistencia aumenta debido al alto contenido de acero
y a la gran dispersión de este.
En elementos de ferrocemento sometidos a esfuerzos de tracción se distinguen
claramente tres estados que provienen de estudios e investigaciones de probetas
sometidas a este tipo de cargas:
Rango Elástico:
El elemento se comporta como un material homogéneo, la curva de esfuerzo v/s
deformación es prácticamente lineal, todas las deformaciones que se producen son
elásticas y no se aprecia la formación de grietas en el elemento. Las deformaciones
plásticas del mortero son limitadas por las deformaciones elásticas de los alambres.
Rango Elasto – Plástico:
Al seguir aumentando las cargas, la curva esfuerzo v/s deformación se produce
un pequeño quiebre, ya que se comienzan a presentar grietas en el elemento, que van
creciendo lentamente al principio y rápidamente cuando el numero de grietas es mayor.
24
Rango Plástico:
En esta etapa el número de grietas es claramente mayor y comienzan a
aumentar de tamaño, hasta que el elemento falla debido a la ruptura del acero.
ANCHO RANGO FISURAS
(micras) Elástico 0 - 20
Elasto - Plástico 20 - 50 Plástico 50 - 100
Figura 4 – 1. Comportamiento a la tracción del ferrocemento.1
4.4.2 Comportamiento a la compresión.
La resistencia del ferrocemento en compresión se encuentra dada por el mortero
en directa relación al área de su sección transversal.
El hecho de variar la superficie específica y el factor de refuerzo, no implican en
el comportamiento a compresión del ferrocemento.
Si el mortero tuviera que pasar por un enrejado muy denso, su compacidad se
vería afectada y por ende su resistencia a la compresión.
4.4.3 Comportamiento a la flexión.
Análogamente al caso de comportamiento del ferrocemento en tracción, se
distinguen tres zonas (Figura 4 – 2):
1 Extraído de “Ferrocemento diseño y construcción”, Hugo Wainshtok.
25
Figura 4 – 2. Comportamiento a la flexión del ferrocemento.1
Zona Elástica:
El ferrocemento se comporta como un material elástico hasta que se forma la
primera fisura por lo tanto se produce una disminución de rigidez del elemento sometido
a flexión, lo cual se grafica en la curva carga v/s flecha.
Zona Elasto – Plástica:
Se multiplican las fisuras y comienza a aumentar progresivamente su ancho, en
el diagrama carga v/s flecha se representa por una línea casi recta.
Zona Plástica:
El comportamiento del elemento es claramente no lineal, las grietas aumentan
rápidamente de tamaño y también en el ancho, hasta llegar a la rotura del elemento,
tomando el acero toda la fuerza de tracción.
También se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones en el
comportamiento a la flexión:
Existe una relación inversamente proporcional entre el refuerzo transversal y el
ancho de las grietas. 1 Extraído de “Ferrocemento diseño y construcción”, Hugo Wainshtok.
26
Cuando el elemento ya ha fallado, al quitarse las cargas las grietas se cierran de
manera considerable.
Se distinguen de las grietas en el hormigón armado en que estas son más
numerosas y de menor ancho.
La resistencia a flexión es mayor si se emplean alambres de menor diámetro.
El elemento es más flexible si se aumentan las cuantías de acero de refuerzo.
4.4.4 Comportamiento al agrietamiento.
El hecho que el ferrocemento este compuesto por una armadura de telas de
mallas de pequeñas celdas, que se colocan a poca distancia unas de otras, da paso a
que al momento de compactar el mortero mediante el proceso de vibración, estas
mallas de refuerzo generan campos de vibración secundarios y permiten distribuir de
mejor manera el mortero y aumentando su densidad. Es por esto también que posee
una gran resistencia a la apertura de grietas.
El gran margen de trabajo que permite el ferrocemento si que aparezcan grietas
visibles se debe principalmente a que la armadura de refuerzo impide que se
desarrollen grietas de retracción.
También es por efecto de las telas de mallas que se redistribuyen los esfuerzos y
se reordenan las grietas, es por esto que la acumulación en la masa del mortero genera
un gran número de microgrietas, dando la impresión de una gran deformación del
mortero, manteniendo visiblemente su solidez.
Se ha demostrado mediante investigación que en el hormigón armado, el ancho
de las grietas puede ser disminuido aumentando la adherencia entre el refuerzo y el
hormigón, reduciendo el espesor del recubrimiento y aumentando la distribución del
refuerzo. Todos estos hechos se aprecian en el ferrocemento, ya que el ancho de la
grieta es mínimo entre el refuerzo y el mortero, aumentando hacia la superficie y como
el recubrimiento en el ferrocemento es pequeño, el ancho de las grietas son mucho
menores.
4.4.5 Resistencia al impacto.
Debido a la poca información que existe respecto a la resistencia al impacto del
ferrocemento, y solo se apela a los resultados que ha generado la utilización del
ferrocemento en embarcaciones, debido a colisiones con muelles o entre ellos.
La falla es localizada y de fácil reparación, presentando el mortero una gran
resistencia a la desintegración.
27
Las características que mayormente podrían incidir en el aumento de la
resistencia ante fuerzas de impacto, son el aumento del refuerzo de las barras de acero,
y el aumento de la resistencia y de la superficie especifica de la tela de malla,
disminuyendo así el área afectada.
4.4.6 Durabilidad y corrosión.
Principalmente las desventajas que encontramos en el ferrocemento en
comparación con el hormigón armado, son:
El espesor del recubrimiento en el ferrocemento es muy pequeño, los elementos
corrosivos pueden llegar a afectar al acero con facilidad.
El área superficial del acero es mayor a la del hormigón por lo tanto si existe
corrosión, esta afecta en gran forma al elemento.
Como las telas de mallas son galvanizadas, el zinc puede generar burbujas de
gas que podrían afectar perjudicialmente.
Estos factores variaran en gran medida dependiendo del medio en que se
encuentre el elemento. Además la mala colocación del mortero, la pobre compacidad,
tienen una incidencia en el ferrocemento ya que la permeabilidad del ferrocemento se
puede ver afectada.
4.5 Aplicaciones en la construcción y experiencia con ferrocemento.
De las experiencias desarrolladas con ferrocemento, se obtienen resultados con
mejores propiedades mecánicas y de durabilidad que el hormigón armado, entre las
cuales se distinguen las siguientes ventajas:
• La deformación que se produce en elementos fabricados con ferrocemento se
produce de forma suave en comparación a la deformación del hormigón armado.
• El ferrocemento posee un gran margen entre la carga a la primera grieta y la
carga de rotura, y permite a la vez una mayor deformación del elemento antes de
fallar.
• La buena resistencia a la tracción de este material se debe principalmente a la
distribución uniforme del refuerzo y a la alta relación que existe entre el área
superficial del refuerzo y la superficie específica del mortero.
28
• También posee una baja conductividad térmica, seis veces menor a la del acero,
por lo cual es muy bueno como aislante térmico.
• Su alta masa le permite absorber el sonido mejor que en otros materiales, por lo
que acústicamente también es un buen aislante.
• Es muy flexible por lo que tiene alta resistencia al impacto, y si se llegase a
destruir, solo son fallas localizadas por lo cual se puede reparar sin mayor
inconveniente.
• Es resistente al agrietamiento, el ancho de las grietas es mínimo por lo cual es
más impermeable y a la vez resistente a la corrosión.
• No se necesita de personal de alta calificación para su construcción.
• Posee un bajo costo de ejecución, ya que no posee mano de obra especializada,
se emplea un mínimo de equipos y los materiales utilizados son de bajo costo y
no presentan un gran problema de disponibilidad ya que estos materiales se
encuentran en prácticamente todo el mundo y son de fácil adquisición.
La utilización del ferrocemento ha aumentado con el paso de los años, tanto en
construcciones marinas como terrestres, y sus aplicaciones se han intensificado en
países en vías de desarrollo, haciendo uso de este material en:
• Puentes.
• Piscinas.
• Monumentos y elementos ornamentales.
• Viviendas.
• Muelles flotantes, barcos.
• Cubiertas.
• Cabinas sanitarias.
• Depósitos de líquidos y gases.
• Silos y almacenes.
29
CAPITULO V MURETES DE PRUEBA
5.1 Generalidades.
El desarrollo práctico de esta memoria, consiste en la fabricación de 6 muretes
de prueba, confeccionados en hormigón armado, los cuales se someterán a esfuerzos
de compresión diagonal. Una vez ensayados todos los muretes, se repararan utilizando
ferrocemento y se volverán a ensayar bajo las mismas condiciones y así comparar los
muretes en condiciones normales y reparados.
En este capitulo se señalará todo el proceso que se siguió desde la fabricación
de los muretes de prueba, hasta su ensayo y comprobar si el ferrocemento es o no un
buen sistema de reparación de muros de hormigón armado.
5.2 Descripción de materiales, herramientas y equipos utilizados.
A continuación se especificarán los materiales utilizados en la fabricación y los
equipos utilizados en el ensayo de los muretes de hormigón armado.
5.2.1 Materiales.
Acero de refuerzo:
El acero de refuerzo utilizado para los muros de hormigón armado posee las
siguientes características:
Calidad Acero: A44 - 28H
Ruptura: 440 MPa (44 kgf/mm2)
Fluencia: 280 MPa (28 kgf/mm2)
Alargamiento: 16%
Diámetro: 6 (mm)
Sección:0.283 (cm2)
Masa: 0.222 (kg/m)
30
Malla acma:
Se utilizo el tipo de malla C139 como armadura discreta, en la fabricación del
ferrocemento, la cual posee las características que se indican el Cuadro 5 – 1.
Distancia Barras Diámetro Barras Sección de Acero Peso MallaTipo de Malla Longit.
mm Transv.
mm Longit
mm Transv.
mm Longit. cm2/m
Transv. cm2/m Kg
C139 100 100 4,2 4,2 1,39 1,39 28,34
Cuadro 5 – 1. Características malla acma C139.
Las características del acero que utiliza este tipo de mallas es la siguiente:
Nomenclatura del acero AT56-50H:
A: Acero
T: Trefilado/Laminado
56: 5.600 kg/cm2 (límite de ruptura)
50: 5.000 kg/cm2 (límite de fluencia)
H: Hormigón
Las mallas soldadas ACMA® cumplen con las siguientes Normas Chilenas del
INN:
• NCh 1173 Of. 77, que establece los requisitos que debe cumplir el alambre de
acero de alta resistencia para su utilización en hormigón armado.
• NCh 219 Of. 77, que establece las condiciones de uso de la malla soldada
fabricada con alambre de acero de alta resistencia para su utilización en
hormigón armado.
Malla hexagonal galvanizada:
Se utilizo como armadura difusa en la construcción del ferrocemento, posee las
siguientes características:
Abertura del hexágono: ¾ pulg.
Diámetro Alambre: Calibre BGW 22, (0.71 mm.)
Peso aproximado: 0.36 Kg./m2.
31
Figura 5 – 1. Malla hexagonal galvanizada (Tejido de alambres). Alambre galvanizado:
Se uso para el amarre de las armaduras de refuerzo del murete y también para la
unión entre la malla hexagonal y la malla acma, utilizadas en la reparación del murete.
Gravilla:
De canto rodado, se uso en la fabricación del hormigón, teniendo Tmax= 20 mm.
Arena:
Se uso arena que pase el tamiz nº 8 para la fabricación del ferrocemento y que
pase el tamiz nº 4 para el hormigón armado.
Cemento:
Se utilizó Cemento Bío Bío Especial Puzolánico, para fabricar el hormigón y el
mortero para el ferrocemento. Es un cemento elaborado sobre la base de clínker,
puzolana y yeso. De acuerdo a la norma NCh 148 Of.68, se clasifica según su
composición y resistencia como cemento clase puzolánico, grado corriente.
Posee las siguientes características:
• Altas resistencias iniciales.
• Moderado calor de hidratación.
• Inhibición de la reacción expansiva álcalis/árido.
32
Polietileno:
Se utilizo polietileno de 0.2 mm de espesor para cubrir las probetas y así obtener
un control de la temperatura y de la humedad de estas, y así obtener un buen proceso
de curado.
Puente de adherencia:
Se utilizo como adhesivo entre la unión del hormigón endurecido con el mortero
fresco durante la reparación con ferrocemento. Pertenece a la marca Sika, “Colma Fix
32” es un adhesivo de dos componentes a base de resinas epoxi.
Su descripción más detallada se puede ver en el Anexo 2 de la presente
memoria.
5.2.2 Herramientas.
Esmeril Angular:
Se uso para dimensionar las armaduras de refuerzo del murete y también para el
corte de la malla acma.
Taladro Eléctrico:
Se utilizo como taladro, para hacer las perforaciones en la placa del moldaje para
lograr una buena unión placa-tornillo, también para hacer las perforaciones en el
hormigón, así permitir la colocación del deformómetro y anclaje del refuerzo de malla
acma y malla hexagonal.
También se utilizo como destornillador, y así hacer mas rápido todo el proceso de
armado del moldaje y su posterior desmolde.
Carretilla:
Se uso para trasladar de un lado a otro todos los materiales que se usaron para
la fabricación del hormigón y del ferrocemento.
33
Tamices:
Se utilizaron para así obtener las granulometrías tanto de la gravilla como de la
arena que se utilizaron para la fabricación del hormigón y del ferrocemento.
Otros:
También se utilizaron otras herramientas en durante la confección de las
probetas como: pala, palangana de metal, poruña, plana, platacho, llana y huincha de
medir.
5.2.3 Máquinas y equipos.
Marco de carga:
El marco de carga esta fabricado con
perfiles de acero posee uniones apernadas y
en la base se encuentra empotrado al suelo del
laboratorio mediante pernos de anclaje.
Este marco de carga posee un cilindro
hidráulico de doble efecto de 30 ton de
capacidad, que es de funcionamiento mecánico
y se acciona mediante una bomba hidráulica
marca Lafert con la cual se le entrega la
presión requerida y a la velocidad que se
desee ya que posee un lector con el que se
puede regular la velocidad de carga de forma
manua
bican los muretes
e prueba para su ensayo.
ga.
l.
Bajo este marco se u
d
F Figura 5 – 2. Marco de car
34
Lector y Celda de Carga:
Estos instrumentos funcionan de forma
conjunta, en el lector se indica la carga aplicada
con una precisión de 1 Kgf, y la celda es la
encargada de recibir y transmitir la información,
esta posee una capacidad de carga de 50 ton.
Figura 5 – 3. Lector y celda de carga.
Gato Hidráulico de Carga:
Para el ensayo de los muretes reparados
se utilizo para aplicar la carga un gato hidráulico
tipo botella de dos velocidades, marca Larzep,
de funcionamiento manual.
La capacidad de carga de éste es de 50
Toneladas.
Figura 5 – 4. Gato hidráulico.
Deformómetro:
Posee un dial graduado con una precisión de 0.1 mm, el cual se acciona a
medida que el pistón metálico que posee a continuación del dial se presione.
En el otro extremo posee un imán el cual se acciona manualmente permitiendo
así que el deformómetro se adhiera en cualquier superficie metálica.
35
Se utilizo para medir las pequeñas deformaciones que existieron en los muretes
de prueba durante su ensayo.
Figura 5 – 5. Deformómetro.
Vibrador:
Se utilizo un vibrador mecánico para
eliminar el aire incorporado en la mezcla durante la
colocación de hormigón y así obtener una mezcla
homogénea.
Figura 5 – 6. Vibrador mecánico.
Betonera:
Se utilizo para obtener una mezcla más homogénea de todos los componentes
del hormigón y del mortero.
Pesa:
Con ella se pudo hacer todas las mediciones de las cantidades exactas de cada
tipo de material a utilizar para la fabricación tanto del hormigón como del mortero para
el ferrocemento.
36
5.3 Fabricación de muretes de hormigón armado.
5.3.1 Diseño de muretes.
El muro se ensayará a compresión diagonal forzando al elemento a fisurarse en
la diagonal presentando así una falla por corte.
Se diseñara un muro con las siguientes características y solicitaciones que a
continuación se describen:
Datos del muro:
Lc = 50 (cm)
Lw = 50 (cm)
h = 10 (cm)
Datos del hormigón y acero:
fc’ = 100 (kg/cm2)
Fy = 2800 (kg/cm2)
β = 0.85 ya que fc'<280
Solicitaciones:
Mu = 2440000 (kg cm)
Vu = 14200 (Kg)
Nu = 15300 (Kg)
Posterior al agrietamiento diagonal la resistencia nominal al corte Vn esta dada
por la superposición de las contribuciones del hormigón Vc y de la resistencia nominal
al corte proporcionada por la armadura de corte Vs.
scn VVV +=
Se considera que todo el refuerzo transversal atravesado por una grieta diagonal
a 45º, alcanza la fluencia.
37
La resistencia al corte Vn en cualquier sección horizontal para corte en el plano
del muro no debe considerarse mayor que ( )hd6f'c5 .
Vn < 10330 (kg)
Para determinar la resistencia al agrietamiento inclinado en cualquier dirección a
través de un muro de corte Vc.
=⋅
⋅+⋅⋅⋅=
w
ucc L
dNdhfV
488.0 '
Vc = 6580 (kg)
Como, 2Vφ
>V cu entonces la resistencia al corte Vs es:
sdfA
V yvs = = 2240 (Kg)
Vn = Vc + Vs = 8820 (kg) < 10330 …….. OK
Luego 1=w
c
LL , por lo tanto la cantidad de refuerzo vertical es igual a la cantidad
de refuerzo horizontal resultando como sigue:
38
5.3.2 Fabricación de moldajes.
El proceso de fabricación de los muretes de prueba, comienza con el diseño de
los moldajes, para este hecho se fabricaron 6 moldajes hechos de placa de masisa con
las uniones atornilladas, facilitando el armado y desarmado de los moldajes.
Todos los moldajes poseen las mismas características:
• Dimensión interior: 50 x 50 cm.
• Altura interior: 10 cm.
Los muretes como se someterían a cargas de compresión diagonal, es de vital
importancia que las zonas de apoyo y carga, vale decir las dos aristas mas afectadas
de los muretes, posean una adecuada superficie para aplicar la cargas, para lo cual se
le rebajo del moldaje a cada arista, y de esta manera quedaran superficies de apoyo
paralelas entre si.
Los moldes se cubrieron posteriormente con cinta adhesiva debido a que la placa
de masisa es un material muy absorbente y el hormigón podía incurrir en pérdidas
excesivas de agua lo que afectaría sus condiciones de resistencia, pudiendo a la vez
desarmar el moldaje.
5.3.3 Armadura.
Se determinó que la armadura a usar es doble malla 6 @ 15, para
confeccionar estos, se cortaron todos de la misma medida (50 cm) y se procede al
doblez de la armadura correspondiente a las aristas rebajadas de cada moldaje, esto se
realizo con la ayuda de una mesa especialmente acondicionada para doblar las
armaduras.
φ
También se fabricaron los ganchos o trabas para poder darle a las armaduras la
separación necesaria entre mallas.
Al tener cortados todos los elementos se procedió al amarre de los fierros
utilizando alicate y un alambre galvanizado.
Al tener lista todas las armaduras de los muretes de prueba se armaron como
corresponde y quedaron listos para su hormigonado.
39
Figura 5 – 7. Armadura murete. Figura 5 – 8. Armaduras y moldes de probetas.
5.3.4 Dosificaciones.
Se realizaron los ensayos correspondientes en laboratorio, para la determinación
de una buena y aceptable dosificación que se requiere para el hormigón. Resultando la
dosificación que se muestra en el Cuadro.
Dosificación para 1m3 de hormigón:
fc 28 dias Cemento Agua Gravilla Arena
(Kg/cm2) (Kg) (Lt) Kg Lt Kg Lt Cono
100 240 180 1.037 665 849 541 3 - 5
Cuadro 5 – 2. Dosificación para 1 m3 de hormigón H10.
5.3.5 Hormigonado.
Una vez obtenida la dosificación, se determino que la amasada de 85 litros
alcanzaba para 2 muretes con sus respectivas 3 probetas cúbicas (para medir la
resistencia del hormigón a distintas edades).
Se pesaron todos los materiales y se separaron por cada amasada que se
requería luego se dispusieron todos los moldajes en forma horizontal en el piso, y se les
aplico con brocha, a modo de desmoldante, una mezcla de aceite con petróleo, con el
cuidado de no aplicar sobre las armaduras.
Se mezclaron los materiales en la betonera, primero la arena con el cemento,
creando una mezcla bien homogénea y luego se le agregó la gravilla, se mezclaron bien
y de a poco se les fue colocando el agua requerida hasta que se obtuvo la mezcla final.
40
El hormigón una vez preparado se traslado en carretilla hasta el lugar donde
estaban los moldajes y se procedió a llenarlos de a 2 moldajes por amasada por lo cual
utilizamos 3 amasadas con sus respectivas probetas de prueba.
Durante el vaciado se utilizo un vibrador mecánico haciendo mucho más fácil el
llenado de los moldes, ya que al quitar las burbujas de aire del interior del molde,
permite una distribución más homogénea del hormigón.
Cuadro 5 – 9. Moldaje con y sin hormigón.
Figura 5 – 10. Probetas cúbicas para el ensayo
del hormigón.
Figura 5 – 11. Todas las probetas después de hormigonar.
41
5.3.6 Curado.
evitar
erdidas de agua y proteger al hormigón de los cambios bruscos de temperatura.
.3.7 Frague.
asada la primera semana, se les aplicaba agua cada una semana aproximadamente.
.3.8 Desmolde.
utilizado
fueron los suficientes para que este proceso no represente un trabajo mayor.
Figura 5 – 12. Muretes desmoldados.
Al finalizar el llenado de las seis probetas, se cubrieron con polietileno para
p
5
Los muretes se dejaron fraguar durante 28 días, en la primera semana de
fraguado, se les aplicó agua para evitar fracturas debido a retracción del hormigón y
p
5
El desmolde de los muretes fue muy fácil debido a que todas las caras de los
moldes estaban atornilladas y además la cinta adhesiva y el desmoldante
42
5.4 Descripción del ensayo de muretes de hormigón armado.
ca de
acero
al a modo de medir de manera exacta las deformaciones producidas durante la
carga.
arga de la celda utilizada bajo el cilindro
hidráu
te visibles y
se pro
manera y los parámetros que se
tilizaron fueron la carga y la deformación producida.
Figura 5 – 13. Montaje del murete p su ensayo de
compresión diagonal.
Al estar listos los mueres de prueba se procedieron a montar para su ensayo. Se
preparo una base de vigas de hormigón que se encontraban en el laboratorio para dar
la altura requerida bajo el marco de carga y encima de estos se colocó una pla
para que la cara de apoyo sea completamente lisa y quede bien apoyada.
Se monto el 1º murete y se le coloco un deformómetro a lo largo de su diagonal
horizont
Se verifica que el murete quede bien aplomado y sobre el murete también se
coloco una placa de metal la cual recibió la c
lico del marco de carga (Figura 5 – 13).
El murete se cargo hasta que las deformaciones de este eran bastan
ducía una baja considerable de la carga que se le estaba aplicando.
Todos los muretes se ensayaron de la misma
u
ara
43
5.5 Comportamiento de muretes de hormigón armado.
es de prueba durante el ensayo de
compr
ompresión diagonal de muros de hormigón
rmado se resumen en el siguiente cuadro
A continuación se explicaran mediante tablas, gráficos y fotografías, el
comportamiento de cada uno de los muret
esión diagonal al que fueron sometidos.
Los datos obtenidos del ensayo de c
a
Murete Nº 1
Murete Nº 2
Murete Nº 3
Murete Nº 4
Murete Nº 5
Murete Nº 6
Carga Def.
Acum. Def.
Acum. Def.
Acum. Def.
Acum. Def.
Acum. Def.
Acum. (kgf) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
0 0 0 0 0 0 0 1000 0 0 0 0 0 0 2000 0 0 0 0 0 0 3000 0 0 0 0 0 0 4000 0 0 0 0 0 0 5000 0 0 0 0 0 0 6000 0 0 0 0 0 0 7000 0 0,005 0 0 0 0 8000 0,007 0,005 0 0 0 0 9000 0,01 0,01 0 0 0 0 10000 0,01 0,015 0 0 0 0 11000 0,015 0,02 0 0 0 0 12000 0,02 0,02 0 0 0 0 13000 0,025 0,025 0 0 0 0 14000 0,03 0,03 0,01 0,1 0 0 15000 0 ,04 0,04 0,2 0,18 0 0 15500 0 0,28 ,26 0,05 0,3 0,15 0 16000 0,08 0,4 0 ,5 0,2 0 16500 0,2 0,51 0,23 0 17000 0,3 0,65 0,31 0 17500 0,75 0,36 0,11 18000 0,43 0,14 18500 0,17 19000 0,24
Cuadro 5 – 3. Compo ón armado
bajo carga de compresión diagonal. rtamiento de muretes de hormig
44
5.5.1 Murete nº 1.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 1
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 14. Desprendimiento de hormigón en la zona de compresión.
45
• Este murete no presenta ningún tipo de deformación sino hasta los 10.000 kg de
carga para lo cual se hace visible la primera grieta, esta grieta a medida que
aumenta la carga se va haciendo cada vez mas ancha.
• Luego comienzan fallas en la arista superior, haciéndose visible mediante
pequeñas grietas un a cuña que posteriormente se desprende del murete, que en
conjunto con la aparición de otra grieta hacen que el murete alcance su carga
última a los 15.500 kg. ya que después no soporta mayor carga.
46
5.5.2 Murete nº 2.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 2
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
0,325
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 15. Primeras fisuras en la diagonal.
47
• En este murete solo se aprecia la aparición de una pequeña grieta, pero a lo
largo de toda la diagonal del muro. La primera fisura visible se produce a los
10.000 kg aproximadamente.
• Este muro deja de resistir carga a los 17.000 kg, pero no se aprecia una gran
falla como en el caso del muro Nº1. sino que es una sola fisura visible que se va
haciendo mas grande a mediada que la carga aumenta.
48
5.5.3 Murete nº 3.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 3
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0,550
0,600
0,650
0,700
0,750
0,800
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 16. Pequeñas fisuras en la diagonal y en las zonas de apoyo.
49
• En este caso la primera grieta demora en manifestarse, a los 15.500 kg aparece
una fisura en la diagonal del muro, en los apoyos tanto superior e inferior del
muro también se logran apreciar pequeñas fisuras.
• A los 17.500, se produce la falla del muro debido a su deformación paulatina a
medida que aumenta la carga, el ancho de las grietas es bastante mayor al
presentado por los muretes anteriores.
50
5.5.4 Murete nº 4.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0,550
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 17. Muro luego de la carga de rotura.
51
• Este murete presenta una curva similar a la obtenida en el muro Nº 3, la primera
fisura visible se produce a los 15.000 Kg. y la rotura se produce a los 16.000 Kg.
• Se produce una gran grieta en la diagonal, acompañada por una falla localizada
en la cabeza de compresión inferior.
52
5.5.5 Murete nº 5.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 5
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 16. Desprendimiento de hormigón.
53
• En el muro Nº5 se produce un gran desprendimiento de hormigón desde la
cabeza de compresión inferior hasta aproximadamente la mitad del muro, incluso
se logra ver un poco la armadura que posiblemente ha fallado a la rotura.
• Se comienza hacer visible la primera grieta a los 16.000 Kg. la cual aumenta
rápidamente de tamaño hasta los 18.000 Kg. para lo cual se produce la carga de
rotura.
54
5.5.6 Murete nº 6.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 6
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Figura 5 – 17. Muro completamente agrietado en la diagonal.
55
• En este caso la rotura del muro es casi instantánea después de la primera grieta,
ya que este prácticamente revienta ante la carga última.
• A los 18.500 Kg. se produce la primera grieta visible y a los 19.000 Kg. se
produce la falla.
• Este murete es el que ha resistido la mayor cantidad de carga, pero su modo de
falla no es bueno, ya que no nos da aviso.
56
5.6 Reparación de muretes de hormigón armado utilizando ferrocemento.
5.6.1 Dosificación mortero.
El grado del mortero es M20.
La dosificación que se utilizo para el mortero fue de 2:1 (arena – cemento),
quedando como resultado la siguiente dosificación para 1 m3.
fc 28 dias Cemento Agua Arena (Kg/cm2) (Kg) (Lt) Kg
200 461 220 1383
Cuadro 5 – 4. Dosificación para 1 m3 de mortero para ferrocemento.
5.6.2 Armadura del ferrocemento.
Para el armado de la malla del ferrocemento, se procedió a la medición y corte
de las mallas acma y la malla hexagonal. La malla acma se corto de 50 x 50 cm. y la
malla hexagonal, se corto en paños de 1 m x 50 cm. Para el corte se utilizo un esmeril
angular para la malla acma y un alicate para la malla hexagonal.
El paño de malla hexagonal envolvió a la malla acma y se procedió a al amarre
con alambre galvanizado esto se repitió 12 veces, de tal manea que los muretes se
repararan por ambas caras.
Cabe señalar que las armaduras fueron colocadas normalmente vale decir
horizontal y verticalmente en 3 muretes y en otros 3 muretes se colocaron de forma
diagonal, esto se hizo para ver si existe alguna diferencia entre estas dos formas de
aplicar la armadura para el ferrocemento.
Figura 5 – 18. Armaduras del ferrocemento, posición normal (izquierda),
posición diagonal (derecha).
57
5.6.2 Limpieza de muretes.
Como todos los muretes se ensayaron, todos quedaron fisurados y agrietados,
unos mas que otros, por lo que se procedió a picar las zonas defectuosas de los
muretes por ambas caras con la ayuda de un combo y una punta de acero, luego se
hizo una buena limpieza de ambas caras y de todos los muretes para que sea posible la
aplicación de un puente de adherencia.
Se utilizo un puente de adherencia Colma Fix 32 de Sika, esto es para que la
adherencia entre el hormigón antiguo y el mortero del ferrocemento quede
perfectamente unido.
Figura 5 – 19. Muretes limpios, libres de polvo y restos de hormigón.
Figura 5 – 20. Muretes con puente de adherencia aplicado en ambas caras.
58
5.6.3 Fijación de mallas.
Una vez colocado el puente de adherencia se dispuso a colocar las armaduras
del ferrocemento, para lo cual se hizo cuatro perforaciones en las esquinas de cada
cara del murete, utilizando un taladro eléctrico, y en estas perforaciones se coloco a
modo de anclaje unos tarugos con tornillo y golilla para fijar la armadura como
corresponde.
5.6.4 Mortero.
Luego se pesaron todos los materiales que se usaron para el mortero y se
comenzó con la primera capa de mortero.
Se hicieron amasadas que alcanzaron a cubrir 2 muretes por lado y lado, con sus
respectivos rilem, esta primera fase se realizo hasta cubrir por completo la armadura,
pero sin dejar afinada las caras. Esto se hizo para todos los muretes.
La segunda etapa de mortero se realizo 24 horas después, esta capa se hizo de
cuidando que el espesor completo del muro fuera de 14 cm, por lo cual, cada cara del
murete aumentó en 2 cm (espesor). Cabe mencionar que esta fue la última capa que se
realizo ya que se procedió a afinar las caras quedando todas las probetas con el
espesor necesario.
Figura 5 – 21. Primera capa de mortero aplicada a los muretes.
5.6.5 Curado y frague.
Hay que esperar un periodo de 28 días para poder ensayar los muretes, por lo
que se cubrieron con polietileno y se siguió el mismo proceso de curado y frague que el
hormigón.
59
Pasado los 28 días se desmoldaron quedando listos para el ensayo de los
muretes reparados con ferrocemento.
Figura 5 – 20. Muretes reparados después de 28 días.
5.7 Descripción del ensayo de muretes reparados con ferrocemento.
Este ensayo es básicamente lo mismo que en la etapa anterior se realizo
utilizando los mismos materiales y el mismo marco de carga, todas las condiciones se
mantienen, a excepción que en este ensayo se debió utilizar un gato hidráulico manual
para cargar estos los muretes debido a que indudablemente al repararlos estos
aumentaron su capacidad de carga.
Los resultados de este ensayo se encuentran en el análisis de resultado en el
Capitulo VI.
60
5.8 Comportamiento de muretes reparados con ferrocemento. Se describirá el comportamiento de cada uno de los muretes de prueba durante
el ensayo aplicado a estas probetas, utilizando gráficos, tablas y fotografías obtenidas
del ensayo propiamente tal.
Murete Nº
1 Murete Nº
2 Murete Nº
3 Murete Nº
4 Murete Nº
5 Murete Nº
6 Carga Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. (kgf) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
0 0 0 0 0 0 0 3000 0 0 0 0 0 0 4000 0 0 0 0 0 0 5000 0 0 0 0 0 0 5500 0,01 0 0 0 0 0 6000 0,015 0 0 0 0 0 6500 0,02 0 0 0 0 0 7000 0,025 0 0 0 0 0 7500 0,03 0 0 0 0 0,01 8000 0,05 0 0 0 0 0,01 8500 0,055 0 0,01 0 0,01 0,01 9000 0,06 0 0,02 0,01 0,01 0,02 9500 0,07 0,01 0,025 0,01 0,01 0,02 10000 0,075 0,01 0,03 0,01 0,02 0,03 10500 0,085 0,01 0,04 0,01 0,02 0,04 11000 0,09 0,01 0,04 0,02 0,03 0,05 11500 0,1 0,02 0,05 0,02 0,03 0,05 12000 0,11 0,02 0,06 0,02 0,04 0,07 12500 0,12 0,03 0,07 0,03 0,04 0,09 13000 0,125 0,03 0,08 0,03 0,05 0,1 13500 0,14 0,035 0,08 0,04 0,05 0,11 14000 0,15 0,04 0,1 0,06 0,06 0,11 14500 0,17 0,04 0,12 0,08 0,07 0,12 15000 0,2 0,05 0,14 0,12 0,08 0,13 15500 0,21 0,05 0,16 0,24 0,09 0,14 16000 0,23 0,06 0,17 0,43 0,1 0,14 16500 0,25 0,07 0,18 0,11 0,15 17000 0,26 0,07 0,19 0,13 0,16 17500 0,3 0,07 0,2 0,15 0,18 18000 0,35 0,075 0,21 0,17 0,19 18500 0,08 0,22 0,2 0,27 19000 0,09 0,23 0,23 0,41 19500 0,1 0,24 0,28 20000 0,1 0,27 20500 0,11 0,29 21000 0,11 21500 0,12 22000 0,13 22500 0,14 23000 0,16 23500 0,17 24000 0,18 24500 0,19 25000 0,21 25500 0,23 26000 0,25
Figura 5 – 5. Comportamiento de muretes reparados.
61
5.8.1 Murete nº 1.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 1
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
0,325
0,350
0,375
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• El muro resiste sin demostrar aparición de grietas sino hasta los 13.000 kgf.
Carga bajo la cual las grietas se hacen visibles, van aumentando en cantidad y
en toda la cara del murete.
Figura 5 – 21. Primeras fisuras.
62
• En la etapa antes que el muro colapse, se aprecia que se produce un
desprendimiento parcial de la zona reparada, podemos decir que es una falla
local en la cabeza de compresión superior.
Figura 5 – 22. Micro fisuras en distribuidas en
toda la cara del murete.
• Posterior a esta aparición de fisuras el murete ya no soporta mas carga, siendo
los 18.000 kgf la carga de rotura.
Figura 5 – 23. Desprendimiento parcial de la reparación.
63
5.8.2 Murete nº 2.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 2
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• En este caso las grietas aparecen a los 15.000 kgf de carga, se produce una
microfisura a lo largo de toda la diagonal del murete, posteriormente al seguir
aumentando la carga de forma constante, se generan mayor cantidad de grietas
pero de pequeño ancho en ambas caras del murete.
Figura 5 – 24. Primeras fisuras.
64
• Se produce un pequeño desprendimiento de mortero en la cabeza de
compresión, pero el muro independiente a esto, continúa resistiendo, hasta los
26.000 kgf., carga para la cual el murete ya se encuentra lleno de grietas y
colapsa.
Figura 5 – 25. Fisuras en el mortero en la parte superior
y por la otra cara del murete.
• Al retirar la carga aplicada al murete, todas las grietas producidas en ambas
caras, se cierran, dando la impresión a simple vista que no existen grietas.
Figura 5 – 26. Desprendimiento de mortero en la parte superior.
65
5.8.3 Murete nº 3.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 3
0
2500
5000
7500
10000
12500
15000
17500
20000
22500
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
0,325
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• La aparición de la primera fisura visible se produce a los 11.500 kgf. La cual se
aprecia desde la cabeza de compresión superior hasta aproximadamente la
mitad del muro.
Figura 5 – 27. Primera fisura visible.
66
• Luego se comienzan a producir grietas en forma de cuña en la zona de
compresión, pero a la vez también van aumentando en cantidad y en ancho.
Figura 5 – 28. Fisuras en la zona de compresión.
• Se produce la falla del murete, sin mucha demostración de grietas sino se
aprecia un descenso en la capacidad de resistencia llegando hasta los 20.500
kgf.
67
5.8.4 Murete nº 4.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• Las grietas se manifiestan a simple vista a los 12.500 kgf. Con la aparición de
dos pequeñas grietas diagonales en una de las caras del murete.
Figura 5 – 29. Primeras fisuras.
68
• Al aumentar la carga se aprecian muchas grietas, también en forma diagonal y
en ambas caras del murete.
Figura 5 – 30. Fisuras distribuidas en toda la cara del murete.
• Posteriormente comienzan a aparecer grietas en los bordes del muro,
principalmente en la zona superior en compresión, estas grietas aumentaron de
tamaño, y se produjo un descenso de la capacidad de carga acompañado por un
desprendimiento parcial del ferrocemento. Obteniendo la carga última a los
16.000 kgf.
Figura 5 – 31. Múltiples fisuras en el murete.
69
5.8.5 Murete nº 5.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 5
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• En este muro las fisuras se aprecian desde los 11.000 kgf. Para el cual
aparecieron grietas diagonales en el centro del muro y posteriormente a medida
que la carga aumentaba el ancho de grietas y aparecían otras, se apreciaron en
ambas zonas en compresión grietas en forma de cuña.
Figura 5 – 32. Fisuras en la diagonal.
70
• Para la zona en compresión superior se produjo un desprendimiento del
recubrimiento de la armadura de ferrocemento, pero no representando mayor
alteración en la curva carga – deformación.
• El murete soporta hasta los 19.500 kgf. produciéndose un brusco descenso de la
capacidad de carga.
Figura 5 – 33. Desprendimiento del recubrimiento de la
armadura de ferrocemento.
71
5.8.6 Murete nº 6.
Gráfico Carga - Deformación Murete Nº 6
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
• La primeras fisuras aparecen a los 13.000 kgf, al igual que en las demás
probetas, comienza con una falla a lo largo de la diagonal del muro pero seguido
a esto se produce un pequeño descascaramiento del mortero en la zona de
compresión superior.
Figura 5 – 34. Aplastamiento en la zona comprimida
y primera fisura en la diagonal.
72
• Se continuó cargando el murete a velocidad constante y las grietas se multiplican
en toda la superficie de ambas caras del muro.
• En la zona superior se aprecian pequeñas fisuras pero que no comprometen el
comportamiento del muro ya que sigue resistiendo carga y solo viene a fallar a
los 19.000 kgf, carga para la cual el murete ya no ofrece mayor resistencia.
Figura 5 – 35. Fisuras en el costado del murete y en la cara posterior.
73
CAPITULO VI ANALISIS DE RESULTADOS
6.1 Comparación entre muretes reparados y sin reparar.
Tomando en cuenta los resultados obtenidos del ensayo de muretes de hormigón
armado y el ensayo de estos mismos muretes pero ahora reparados con ferrocemento,
se puede realizar una comparación de estos dos casos, mediante gráficos obtenidos de
carga versus deformación, para los 6 muretes involucrados en esta investigación.
Hay que señalar que los muretes 1, 4 y 6 se repararon utilizando la armadura
discreta del ferrocemento de forma diagonal formando un ángulo de 45° respecto al
borde del muro y los muretes 2, 3 y 5 se repararon utilizando el refuerzo en condiciones
normales de construcción, vale decir con la armadura discreta (malla acma) dispuesta
con los refuerzos de forma horizontal y vertical.
6.1.1 Comportamiento murete n°1.
MURETE Nº 1
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
00,0
5 0,1 0,15 0,2 0,2
5 0,3 0,35 0,4
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
74
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 15.500 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.26 mm
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 18.000 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.35 mm
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 13.000 kg
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 116 %
d) Observaciones:
De acuerdo con el gráfico obtenido se puede apreciar claramente que el murete
de hormigón armado no se deforma en un comienzo, luego se deforma pero las
micro fisuras son imperceptibles a simple vista, luego en la etapa final el ancho
de la fisura es mayor llegando así a la carga de rotura
Si bien las deformaciones del murete reparado son mayores que las del murete
de hormigón armado a medida que aumenta la carga, se producen de forma
paulatina, no se manifiestan bruscamente, como es el caso del hormigón
armado.
Para este murete se consideró el refuerzo del ferrocemento de forma diagonal. El
murete reparado resiste más que el de hormigón armado.
Se observa que al cargar el muro reparado hasta el punto de rotura del muro de
hormigón armado, las deformaciones son similares, pero el murete reparado se
continúa deformando sin llegar aún a la rotura
75
Se puede señalar que el murete reparado cumple con los objetivos propuestos
ya que aparte de recuperar las propiedades mecánicas de resistencia del murete
de hormigón, aumenta de forma notable su capacidad de carga.
6.1.2 Comportamiento murete n°2.
MURETE Nº 2
02000400060008000
100001200014000
16000180002000022000240002600028000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
0,325
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 17.000 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.3 mm
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 26.000 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.25 mm
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 15.000 kg
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 153 %
76
d) Observaciones: El comportamiento de la curva carga – deformación, que se produce en el caso
del murete de hormigón armado es muy similar a la curva carga – deformación
del murete reparado en su primera etapa.
La carga con la cual se produce la primera grieta visible durante la carga del
muro reparado, coincide con el punto en que el hormigón armado entra en el
rango plástico y las deformaciones comienzan a aumentar rápidamente.
En este caso la reparación resultó completamente exitosa debido a la gran
capacidad de carga que adquiere el murete reparado.
El muro se reparó con el refuerzo del ferrocemento dispuesto normalmente, vale
decir de forma paralela a sus bordes.
El ferrocemento resiste de gran forma los esfuerzos producidos durante su carga,
produciéndose pequeñas micro fisuras durante toda la etapa de carga hasta el
momento de la rotura, no así en el caso del murete de hormigón armado, ya que
las grietas producidas aumentan de tamaño en un periodo muy corto de carga,
llegando así a la rotura.
En términos generales el murete de hormigón armado y el reparado llegan a la
rotura con un ancho de grietas muy similar, solo que para el hormigón armado es
mucho mas visible debido a que se concentran mayormente en la diagonal y en
cambio en el caso del murete reparado se distribuyen totalmente en toda la cara
del elemento.
77
6.1.3 Comportamiento murete n°3.
MURETE Nº 3
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
22000
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 17.500 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.75 mm
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 20.500 kg
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.29 mm
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 11.500 kg
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 117 %
78
d) Observaciones:
El murete de hormigón armado presenta una nula deformación hasta la carga de
14.000 kg, produciéndose así una gran acumulación de energía por lo que al
comenzar a fisurarse, el tamaño de las grietas se hace cada vez mayor, no así la
carga aplicada, produciendo una deformación lineal en el muro hasta la rotura del
mismo. No sucede lo mismo en el murete reparado, ya que el tamaño de las
grietas si bien aumenta progresivamente desde los 9.000 kg, también lo hace la
carga aplicada, recuperando y aumentando así la capacidad de resistencia del
murete reparado en comparación con el de hormigón armado.
El murete reparado comienza a dar aviso de su agrietamiento mucho antes que
el de hormigón armado.
El murete reparado entra en el rango plástico en el instante en que las
condiciones de carga y deformación son iguales para el murete en las dos
situaciones, observándose desde ese este instante una mayor capacidad
resistente en el murete reparado.
Este murete se reparó con ferrocemento, utilizando la armadura de refuerzo de
forma paralela a los bordes del muro.
79
6.1.4 Comportamiento murete nº 4.
MURETE Nº 4
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
00,0
5 0,1 0,15 0,2 0,2
5 0,3 0,35 0,4 0,4
5 0,5 0,55
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 16.000 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.5 mm.
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 16.000 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.43 mm.
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 12.500 kg.
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 100%
80
d) Observaciones: Hay que señalar que durante el ensayo del murete de hormigón armado, este
resultó con grandes daños, es decir grietas del orden de los 0.5 mm como se
indica anteriormente, y con una pequeña perdida de material en el centro, por lo
cual, se decidió reparar con el refuerzo del ferrocemento de forma diagonal.
El murete de hormigón armado se comienza a deformar a los 13.000 kg,
produciéndose un incremento de las grietas hasta los 16.000 kg, carga bajo la
cual se origina la rotura del elemento.
Si bien el comportamiento en ambos casos son similares, se aprecia en el gráfico
carga – deformación, una leve mayor resistencia del murete reparado, pero no
adquiriendo mayores resistencias que en el caso del murete de hormigón
armado, la mayor diferencia se produce en el instante que las deformaciones
eran de 0.1 mm ya que las resistencias para caso del muro de hormigón armado
era igual a 14.000 kg, y en el caso del murete reparado era de 15.000 kg.
En este caso, se aprecia un gran aumento de la resistencia durante la fase
elástica del murete reparado, pero siempre menor que el murete de hormigón
armado en esa misma etapa.
81
6.1.5 Comportamiento murete nº 5.
MURETE Nº 5
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 18.000 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.43 mm.
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 19.500 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.28 mm.
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 11.000 kg.
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 108%
82
d) Observaciones:
El murete de hormigón armado no acusa ningún tipo de fisuras sino desde los
15.000 kg, como se aprecia en el gráfico carga – deformación, por lo cual posee
una gran concentración de esfuerzos, entonces al encontrar una pequeña fisura,
esta aumenta de tamaño rápidamente y a la vez hace descender al muro en su
capacidad resistente.
En cambio al reparar el murete, las grietas se hacen visibles con cargas de
menor valor y se distribuyen de mejor manera en ambas caras del murete no
solo en su diagonal.
La reparación en este caso es efectiva ya que supera en un 5 % la capacidad de
resistencia del murete de hormigón armado.
Para el murete reparado se utiliza la armadura del ferrocemento dispuesta de
forma normal, vertical y horizontalmente.
La curva del murete reparado aumenta de forma escalonada, hasta llegar al
punto de rotura, el murete posee un comportamiento más progresivo, no así en el
caso del hormigón armado, ya que posee un punto de inflexión bien marcado que
es cuando se comienza a agrietar el murete.
El ancho total de las grietas tanto del muro de hormigón armado como el muro
reparado, son muy similares, siendo levemente superior la del hormigón armado.
83
6.1.6 Comportamiento murete nº 6.
MURETE Nº 6
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
H.A.Reparados
a) Caso murete de hormigón armado:
Carga de rotura de murete de hormigón armado: 19.000 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.24 mm.
b) Caso murete de hormigón armado reparado con ferrocemento:
Carga de rotura de murete reparado con ferrocemento: 19.000 kg.
Ancho total de las grietas producidas en la diagonal: 0.41 mm.
Carga bajo la cual se produce la primera fisura visible: 13.000 kg.
c) Comparación de resistencias obtenidas:
Porcentaje de recuperación del murete reparado respecto a H.A.: 100%
84
d) Observaciones: En este caso se observa que el murete reparado se comienza a agrietar mucho
mas temprano que el murete de hormigón armado, acusando la falla desde los
13.000 kg, donde la falla se puede ver a simple vista.
El murete reparado consigue cargas de rotura iguales a las del murete de
hormigón.
El murete de hormigón armado no presenta fallas visibles sino hasta después de
los 17.000 kg, llegando hasta los 19.000 kg, para lo cual el murete falla.
85
6.2 Resumen comportamiento de muretes.
6.2.1 Muretes de hormigón armado:
Murete Nº 1
Murete Nº 2
Murete Nº 3
Murete Nº 4
Murete Nº 5
Murete Nº 6
Carga Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum.
(kgf) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
0 0 0 0 0 0 0
1000 0 0 0 0 0 0
2000 0 0 0 0 0 0
3000 0 0 0 0 0 0
4000 0 0 0 0 0 0
5000 0 0 0 0 0 0
6000 0 0 0 0 0 0
7000 0 0,005 0 0 0 0
8000 0,007 0,005 0 0 0 0
9000 0,01 0,01 0 0 0 0
10000 0,01 0,015 0 0 0 0
11000 0,015 0,02 0 0 0 0
12000 0,02 0,02 0 0 0 0
13000 0,025 0,025 0 0 0 0
14000 0,03 0,03 0,01 0,1 0 0
15000 0,04 0,04 0,2 0,18 0 0
15500 0,26 0,05 0,3 0,28 0,15 0
16000 0,08 0,4 0,5 0,2 0
16500 0,2 0,51 0,23 0
17000 0,3 0,65 0,31 0
17500 0,75 0,36 0,11
18000 0,43 0,14
18500 0,17
19000 0,24
86
Muretes de Hormigón Armado
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Murete 1Murete 2Murete 3Murete 4Murete 5Murete 6
87
6.2.2 Muretes reparados con ferrocemento:
88
Murete Nº
1 Murete Nº
2 Murete Nº
3 Murete Nº
4 Murete Nº
5 Murete Nº
6 Carga Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. Def. Acum. (kgf) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm)
0 0 0 0 0 0 0 1000 0 0 0 0 0 0 2000 0 0 0 0 0 0 3000 0 0 0 0 0 0 4000 0 0 0 0 0 0 5000 0 0 0 0 0 0 5500 0,01 0 0 0 0 0 6000 0,015 0 0 0 0 0 6500 0,02 0 0 0 0 0 7000 0,025 0 0 0 0 0 7500 0,03 0 0 0 0 0,01 8000 0,05 0 0 0 0 0,01 8500 0,055 0 0,01 0 0,01 0,01 9000 0,06 0 0,02 0,01 0,01 0,02 9500 0,07 0,01 0,025 0,01 0,01 0,02 10000 0,075 0,01 0,03 0,01 0,02 0,03 10500 0,085 0,01 0,04 0,01 0,02 0,04 11000 0,09 0,01 0,04 0,02 0,03 0,05 11500 0,1 0,02 0,05 0,02 0,03 0,05 12000 0,11 0,02 0,06 0,02 0,04 0,07 12500 0,12 0,03 0,07 0,03 0,04 0,09 13000 0,125 0,03 0,08 0,03 0,05 0,1 13500 0,14 0,035 0,08 0,04 0,05 0,11 14000 0,15 0,04 0,1 0,06 0,06 0,11 14500 0,17 0,04 0,12 0,08 0,07 0,12 15000 0,2 0,05 0,14 0,12 0,08 0,13 15500 0,21 0,05 0,16 0,24 0,09 0,14 16000 0,23 0,06 0,17 0,43 0,1 0,14 16500 0,25 0,07 0,18 0,11 0,15 17000 0,26 0,07 0,19 0,13 0,16 17500 0,3 0,07 0,2 0,15 0,18 18000 0,35 0,075 0,21 0,17 0,19 18500 0,08 0,22 0,2 0,27 19000 0,09 0,23 0,23 0,41 19500 0,1 0,24 0,28 20000 0,1 0,27 20500 0,11 0,29 21000 0,11 21500 0,12 22000 0,13 22500 0,14 23000 0,16 23500 0,17 24000 0,18 24500 0,19 25000 0,21 25500 0,23 26000 0,25
89
Muretes Reparados con Ferrocemento
02000400060008000
10000120001400016000180002000022000240002600028000
0,000
0,025
0,050
0,075
0,100
0,125
0,150
0,175
0,200
0,225
0,250
0,275
0,300
0,325
0,350
0,375
0,400
0,425
0,450
Deformación (mm)
Car
ga (K
gf)
Murete 1Murete 2Murete 3Murete 4Murete 5Murete 6
6.3 Resumen de ensayos.
MURETE Nº TIPO DE MURETE
LECTURAS 1 2 3 4 5 6
Carga de HORMIGÓN Rotura (Kgf)
15.500 17.000 17.500 16.000 18.000 19.000
ARMADO Deformación (mm) 0,26 0,3 0,75 0,5 0,43 0,24 Carga de
REPARADO Rotura (Kgf) 18.000 26.000 20.500 16.000 19.500 19.000
FERROCEMENTO Deformación (mm) 0,35 0,25 0,29 0,43 0,28 0,41
Porcentaje de recuperación 116 153 117 100 108 100
90
CAPITULO VII
COMPARACION DE COSTOS CON OTRO SISTEMA DE REPARACIÓN
7.1 Generalidades.
Si bien es cierto que existen mas de una alternativa de reparación para muros de
hormigón armado, hay que saber cual es el mecanismo adecuado de reparación que se
va a utilizar, debiéndose elegir entre ellas la que nos otorgue mayor seguridad, ósea
que restituya de mejor forma las condiciones de diseño haciendo trabajar al elemento
afectado como una sola unidad.
El método con el cual se pretende hacer la comparación es aplicable a muros de
hormigón armado y se le conoce como “hormigón preempacado”.
7.2 Procedimiento de reparación o refuerzo mediante “Hormigón
Preempacado”.
7.2.1 Antecedentes generales.
Se define como “Hormigón Preempacado”, la inyección a presión de un mortero
compuesto por cemento, arena y aditivos en una matriz de grava compacta, limpia,
proveniente de roca sana y granulométricamente bien distribuida.
Su utilización permite recuperar, en un porcentaje superior al 90%, el monolitismo
del elemento reparado, principalmente debido a la restricción, que la matriz de grava en
contacto, genera en la posibilidad de retracción.
Esta técnica que se ajusta a necesidades extremas donde el acceso es difícil
para hormigones tradicionales e inclusive para el hormigón proyectado.
7.2.2 Materiales.
Cemento:
El cemento que se utiliza es del tipo Portland, debiendo cumplir las
especificaciones de la Norma Chilena.
91
Aditivos:
Agregar fluidificante incorporador de aire (Procret P-550), en la proporción del
2% del peso del cemento, para reducir el agua de amasado a valores cercanos a una
relación A/C de 0,45 lo que implica una mayor compacidad del hormigón, menor
exudación y tendencia a la disgregación, al mismo tiempo que modifica la rigidez del
hormigón resultante.
Agua:
Limpia que cumpla lo especificado en la Norma I.N.N.
Agregado Grueso:
Deberá cumplir con todas las exigencias aplicables al de un hormigón corriente,
se aplicará limpio y en capas horizontales compactadas.
Su granulometría deberá estar comprendida dentro de la siguiente banda:
ASTM % QUE PASA Nº
1 ½” 95 -100 1” 40 - 80
¾ “ 20 - 45 ½ “ 0 - 10
Cuadro 7 – 1. Banda granulométrica para la gravilla.
Agregado Fino:
Deberá cumplir con todas las exigencias aplicables al de un hormigón corriente.
La granulometría de la arena se ceñirá a la siguiente banda:
TAMICES % RETENIDO % QUE PASA
8 0 100 16 0 - 5 95 - 100 30 20 - 45 55 - 80 50 45 - 70 30 - 55 100 70 - 90 10 - 30 200 90 - 100 0 - 10
Cuadro 7 – 2. Banda granulométrica para arena.
92
Equipos utilizados:
El equipo de inyección de mortero será accionado con aire comprimido con
homogeneizador interno.
7.2.3 Procedimiento de ejecución.
Picar el hormigón defectuoso eliminándolo y limpiar la superficie picada con agua
a presión y aire comprimido.
Colocar armaduras, y anclajes donde correspondan.
Instalar un MOLDAJE estanco e indeformable a la presión de trabajo (40 a 60
libras/plg2) y rellenar el molde con grava seleccionada de tamaño máximo 1 ½” y
tamaño mínimo ¾”.
Posteriormente este moldaje se sella en todo su perímetro y uniones con un
mortero fraguado instantáneo.(por ejemplo Procret P-380)
Colocar boquillas, para inyección y registro, de 1” de diámetro, separadas 50 cms
en sentido longitudinal y transversal, en todas las caras del molde.
En el límite superior de la zona a reparar, en contacto con hormigón existente,
perforar el molde cada 50 cms e instalar boquillas de registro que superen, en a
lo menos 30 cms, el nivel máximo del hormigón preempacado.
Inyectar, a la presión de trabajo indicada, un mortero fluido, rellenando
completamente la matriz de grava en contacto.
La inyección deberá iniciarse en la boquilla más baja y continuarse hasta que el
mortero de inyección salga por la boquilla sub siguiente a la de la inyección.
Cuando esto ocurra trasladar el punto de inyección a la boquilla siguiente y
repetir el proceso.
La inyección con el procedimiento indicado deberá mantenerse hasta que el
mortero salga por todas las boquillas de registro superiores.
93
Terminada la inyección, desmoldar después de 7 días.
El control de calidad del hormigón preempacado se realizará sobre cubos de 20
cms de arista o cilindros de 15 x 30 cms, llenados en terreno, con el mismo
procedimiento utilizado en obra (inyección de mortero en una matriz de grava
precolocada en el molde). Las muestras extraídas se mantendrán en cámara
húmeda y ensayarán a compresión simple a 7 y 28 días.
Figura 7 – 1. Dibujo esquemático de la reparación mediante hormigón preempacado.
7.2.4 Materiales a utilizar para confeccionar lechada.
Para una mezcla de 40 lt de lechada se necesita:
• 42.5 kg cemento.
• 1 lt plastificante (Procret P-550).
• 19 lts Arena
• Agua – se regula en terreno
• 2 cm3 Incorporador de Aire (Procret P-460).
94
7.3 Comparación de costos.
Los costos es un parámetro de gran importancia al momento de tomar una
decisión con respecto a alguna técnica de reparación.
La elección de procedimientos que requieren de equipos sofisticados, va
generalmente asociada con la aplicación en fallas repetitivas o de gran envergadura,
por la fuerte incidencia que tienen en los costos.
A continuación procederemos a evaluar los costos de reparación de muros de
hormigón armado mediante hormigón preempacado y ferrocemento.
7.3.1 Costos del hormigón preempacado.
PARTIDA: Fabricación y Colocación Hormigón Preempacado (m2) e=5 cm
Rubros Insumo Costo Unit.
Mano de Obra Albañil $ 147
Concretero $ 262
Jornalero $ 24
Materiales Cemento $ 3.580
Arena $ 83
Gravilla $ 182
Agua $ 5
Mortero fraguado instantaneo $ 30
Armadura $ 3.889
Anclajes y colocación $ 16.384
Super Plastificante $ 85
Elemento de protección personal $ 20
Moldajes $ 3.400
Equipos Equipo para la inyeccion de morteros(mezclador, agitador, bomba) $ 320
Equipo menor hormigón (pala, carretilla,...) $ 15
Costo Directo $ 28.426
Cuadro 7 – 3. Costo del hormigón preempacado.
95
7.3.2 Costos del ferrocemento.
PARTIDA: Fabricación y Colocación Ferrocemento (m2) 2 x e=2 cm
Rubros Insumo Costo Unit.
Mano de Obra Albañil $ 294
Jornalero $ 19
Materiales Cemento $ 1.650
Arena $ 183
Agua $ 4
Armadura malla acma C139 $ 3.889
Armadura malla hexagonal $ 3.160
Anclajes y colocación $ 3.200
Puente de adherencia $ 6.484
Elemento de protección personal $ 17
Equipos Betonera $ 20
Equipo menor hormigón (pala, carretilla,...) $ 12
Costo Directo $ 18.932
Cuadro 7 – 4. Costo del ferrocemento.
Los costos considerados son para la reparación de un muro de hormigón armado
de una superficie de 1 m2, para el caso de la reparación con ferrocemento, la reparación
es por ambas caras del muro con un espesor de 2 cm. por cada lado, en cambio para el
caso de la reparación con hormigón preempacado es por una sola cara pero con un
espesor de 5 cm., al querer reparar el muro por ambos lados el costo de la reparación
es el doble.
Los costos de fabricación y colocación del ferrocemento, es claramente menor al
del hormigón preempacado, esto se debe a la utilización de maquinaria especializada
para la inyección del mortero, la utilización de moldajes, plastificantes, anclajes de
mayor costo necesarios para hacer uso de esta técnica y también se necesita mano de
obra mas especializada que la utilizada para el ferrocemento.
Solo se realizo la comparación de costos de reparación de estas técnicas ya que
la determinación de resistencias obtenidas mediante el hormigón preempacado escapa
a los objetivos de esta memoria.
Si bien la reparación con hormigón preempacado es también efectiva, su
efectividad es mayor en casos que se requiera reforzar el muro, por una sola cara ya
que se logran espesores mayores al del ferrocemento y no reforzando ambas caras del
muro.
96
CAPITULO VIII
CONCLUSIONES
8.1 Conclusiones específicas. De acuerdo a los datos obtenidos, se puede afirmar que todos los muretes
reparados mediante la utilización de ferrocemento, recuperaron y en su mayoría
aumentaron de manera satisfactoria la resistencia obtenida con el murete de
hormigón armado.
El muro que mejor se comporto frente a esta técnica de reparación fue el murete
nº 2 aumentando un 53 % más que la resistencia a rotura del murete de
hormigón armado.
Los muretes reparados con armadura de refuerzo del ferrocemento en diagonal y
de forma normal, no presentaron mayores diferencias.
En la mayoría de los casos las fisuras y grietas producidas son de mayor
magnitud para los muretes de hormigón armado en comparación a los reparados
con ferrocemento, también hay que tener en cuenta que los muretes reparados,
al instante de retirar la carga, las grietas se hacen casi imperceptibles a simple
vista, debido a que la armadura de refuerzo del ferrocemento está trabajando en
la zona elástica.
En las curvas representativas de los casos de muretes reparados con
ferrocemento, se puede apreciar claramente las tres etapas del comportamiento
del ferrocemento bajo la acción de esfuerzos de corte, zona elástica, elasto –
plástica y plástica.
97
8.2 Conclusiones generales.
Es posible utilizar el ferrocemento como material de reparación de muros de
hormigón armado, ya que los resultados obtenidos demuestran que no solo
recuperan toda la capacidad resistente sino que la superan en la mayoría de los
casos.
Se logró obtener un método de reparación de bajo costo y de tecnología sencilla,
sin embargo la supervisión de este tipo de reparación es de vital importancia, ya
que si bien puede desarrollarse utilizando mano de obra no especializada,
accesible a cualquier albañil, hay que supervisar y tener especial cuidado con
todas las consideraciones que se tomaron durante el desarrollo práctico de esta
memoria, como la calidad de los materiales, dosificación adecuada, control de
calidad de la mezcla, firmeza del anclaje, afianzamiento de las armaduras,
limpieza de los restos de hormigón desprendido, el cumplir estas exigencias, es
fundamental para obtener una buena reparación.
El costo de reparación con ferrocemento en relación a la utilización del
“hormigón preempacado”, demuestra ser bastante económico y efectivo, ya que
mediante la utilización de este método, el muro se logra reparar utilizando
pequeños espesores de mortero lo cual abarata el costo y además recupera la
capacidad resistente del muro y más aun, aumentando en ciertos casos. El
hormigón preempacado es un sistema mas sofisticado de reparación debido a
una serie de factores que no están presentes en el proceso de reparación con
ferrocemento, lo que lo hace indudablemente un sistema de mayor costo.
98
BIBLIOGRAFÍA
• Instituto Chileno del Cemento y el Hormigón, “Técnicas de reparación y refuerzo
de estructuras de hormigón armado y albañilería”.
• Wacker, “Manual de Consolidación del Concreto”.
• Hugo Wainshtok R., “Ferrocemento diseño y construcción”. Editorial: Félix
Varela.
• Alfonso Olvera L. – Hugo Wainshtok R., “Diseño y Revisión de Elementos de
Ferrocemento Sometidos a Flexión”. Editorial: Centro de estudios de
construcción y arquitectura tropical.
• Alfonso Olvera L., “El Ferrocemento y sus aplicaciones”. Editorial: Alfaomega.
• ACI 318 - 2002, Código de Diseño de Hormigón Armado.
• CINTAC 1993, Manual de Diseño Estructural.
• ICHA 2001, Manual del Instituto Chileno del Acero.
• PROCRET, Catalogo de productos 2003.
Normas Chilenas:
• NCh 148 of 68 Cemento – Terminología, clasificación y especificaciones
generales
• NCh 163 of 79 Áridos para morteros y hormigones.
• NCh 165 of 77 Tamizado y determinación de la granulometría.
• NCh 170 of 85 Hormigón - Requisitos generales para fabricar, transportar y
colocar hormigones de características normales.
99
• NCh 219 of 77 Construcción – Mallas de acero de alta resistencia. Condiciones
de uso en el hormigón armado.
• NCh 1018 of 77 Preparación de mezclas de prueba en laboratorio.
• NCh 1037 of 77 Ensayo a compresión de probetas cúbicas y cilíndricas
• NCh 1116 of 77 Áridos para morteros y hormigones. Determinación de la
densidad aparente.
• NCh 1117 of 77 Áridos para morteros y hormigones. Determinación de las
densidades real y neta y la absorción de agua de las gravas.
• NCh 1498 of 82 Requisitos del agua de amasado.
• NCh 1564 of 79 Determinación de la densidad aparente, rendimiento, contenido
de cemento y contenido de aire del hormigón fresco.
• Nch 2194 of 92 Determinación del contenido de aire.
• Nch 2260 of 96 Morteros – Preparación de mezclas de prueba y mezclas en
laboratorio.
100
ANEXO 1
“Dosificación de Hormigón”
101
1. Elección del Grado de Hormigón.
El hormigón elegido para fabricar las probetas es de grado H10 (Tabla 1), ya que
teniendo en consideración el modo de carga de las probetas de hormigón armado, no
se puede utilizar un hormigón con una resistencia mayor.
Resistencia Especificada, fc Grado
Mpa Kgf/cm2
H5 5 50
H10 10 100
H15 15 150
H20 20 200
H25 25 250
H30 30 300
H35 35 350
H40 40 400
H45 45 450
H50 50 500
Cuadro a1 – 1: Clasificación de los Hormigones por Resistencia a la
Compresión Cúbica (NCh170 Of.85).
2. Cálculo de la Resistencia Media de Dosificación.
Para garantizar que el hormigón producido o un porcentaje de éste cumpla los
requisitos de resistencia, se debe dosificar para una resistencia mayor a la especificada
o característica (fc).
Suponiendo que la resistencia del hormigón producido tiene una distribución
normal:
stff cd ⋅+=
:cf Resistencia característica.
:df Resistencia media de dosificación.
:s Desviación estándar de la obra.
:t Factor estadístico para un nivel de confianza . cf
102
El factor estadístico “t” se determina de la Tabla 4 a partir del nivel de
confianza o complemento del porcentaje de defectuosos (válido para más de 30
resultados).
Nivel de Confianza
(1 - % defectuosos)t Normas
95% 1,645 DIN - BSI - ACI
90% 1,282 NCh
85% 1,036
80% 0,842 NCh (pavimentos)
Cuadro a1 – 2: Factor estadístico t (NCh170 Of.85).
Utilizaremos un nivel de confianza del 90% por lo tanto t = 1.282
La desviación estándar “s” se determina con la estadística de resistencia del
mismo tipo de hormigón con que contamos. El American Concrete Institute relaciona el
grado de control de la obra con la magnitud de la desviación típica “s” estableciendo la
siguiente calificación:
s Grado de (Kgf/cm2) Control
<28 Excelente
28 a 35 Muy bueno
35 a 42 Bueno
42 a 49 Regular
>49 Pobre
Cuadro a1 – 3: Factor estadístico t (NCh170 Of.85).
Consideraremos un grado de control excelente, por lo cual la “desviación típica”
será:
s=28 (Kgf/cm2)
103
Utilizando todos estos datos, la resistencia media de dosificación se calcula
como:
stff cd ⋅+=
28282.1100 ⋅+=df
[ ]2/ 136 cmKgff d =
3. Determinación de la Razón Agua/Cemento.
Del cuadro siguiente se obtiene la razón agua – cemento para cumplir con la
resistencia a compresión, pudiéndose interpolar para valores intermedios.
Resistencia media requerida Kgf/cm2
Razón Con cemento Con cemento Agua - cemento Grado corriente(*) Grado alta resistencia(**)
0,45 340 430
0,50 290 360
0,55 250 310
0,60 210 260
0,65 180 230
0,70 160 200
0,75 140 170
0,80 120 150
0,85 100 130
Cuadro a1 – 4: Razón Agua/Cemento para Resistencia Media Requerida (NCh170 Of.)
(*) ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⋅= 73.08.22WCfd [ ]Mpa
(**) ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −⋅= 73.05.28WCfd [ ]Mpa
Como [ ]2/ 136 cmKgff d = , la razón agua-cemento, utilizando cemento de grado
corriente, es:
W/C = 0.75
104
4. Dosis de Agua.
Tamaño máximo Docilidad según descenso de cono (cm)
nominal (mm) 0 - 2 3 - 5 6 - 9 10 - 15 16
63 135 145 155 165 170
50 145 155 165 175 180
40 150 160 170 180 185
25 170 180 190 200 205
20 175 185 195 205 210
12 185 200 210 220 230
10 190 205 215 230 240
Cuadro a1 – 5: Volumen Estimado de Agua Libre de Amasado [litros] (NCh170 Of.85).
NOTAS:
• La dosis de agua de amasado debe ser corregida por el agua absorbida por los
áridos.
• Los aditivos solubles o líquidos se consideran como parte del agua libre o de
amasado.
• Para los áridos rodados, disminuir en 5 la cantidad de litros las dosis del Cuadro
a1 – 5.
Considerando un cono 3-5, con un tamaño máximo del árido de 20 mm., con
áridos de canto rodado, se utiliza:
Volumen de agua = 180 Litros/m3
5. Dosis de Cemento.
Determinada la razón W/C y la dosis de agua, la cantidad de cemento está dada
por la fórmula:
CWWC = (Kg/m3)
75.0180
=C (Kg/m3)
)(Kg/m 240 3=C
105
Dosis Mínima de Cemento (Kg/m3)
Hormigón armado protegido de la intemperie 240
Hormigón armado expuesto a la intemperie 270
Hormigón armado no controlado (grado<H20) 300
Hormigón simple no controlado 170
Cuadro a1 – 6: Dosis mínimas de cemento (NCh 170 Of.85).
6. Dosis de Aire.
Para Hormigones corrientes, la tabla siguiente relaciona el tamaño máximo
nominal con el volumen de aire contenido en 1 m3.
Tamaño máximo Volumen medionominal de aire atrapado
(mm) (m3)
63 0,003
50 0,005
40 0,010
25 0,015
20 0,020
12 0,025
10 0,030
Cuadro a1 – 7: Aire promedio atrapado (NCh 170 Of.85).
Se tiene que para un tamaño máximo de 20 mm. Un volumen de aire de 0.020
m3.
Hasta ahora tenemos que:
• Volumen de agua = 180 (Litros/m3)
• Cemento = 240 (Kg/m3)
• Aire = 0.020 (m3)
106
Con todos estos valores podemos calcular la cantidad de agregados de la
mezcla:
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ++−= AireAguaCemAGR
31000
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ ++−= 20180
32401000AGR
720=AGR
La Norma Chilena no establece procedimientos para encontrar la proporción de
los áridos que permita satisfacer la banda recomendada, por lo que se puede seguir
cualquier procedimiento, como por ejemplo:
• Por tanteo
• Proporción geométrica
• Planteando un sistema de ecuaciones
• Por mínimos cuadrados
Bandas granulométricas para distintos tamaños máximos
T. max. 80 mm. 40 mm. 20 mm. 10 mm.
ASTM NCh A B C D A B C D A B C D A B C D
3” 80 100 100 100 100
1 ½” 40 70 80 90 30 100 100 100 100
3 / 4” 20 45 65 80 30 60 80 90 30 100 100 100 100
3 / 8” 10 30 50 70 30 40 61 80 30 62 77 88 30 100 100 100 100
#4 5 20 40 60 30 24 48 66 30 37 58 75 30 61 74 87 30
#8 2.5 12 30 50 15 37 55 22 43 63 30 37 56 73 30
#16 1.25 7 25 40 10 28 42 13 33 52 22 41 59 30
#30 0.63 4 17 28 6 19 30 8 23 38 13 27 43
#50 0.32 3 9 17 3 11 19 4 12 23 5 13 26
#100 0.16 2 4 7 2 5 8 3 6 9 3 7 10
Cuadro a1 – 8: Bandas granulométricas.
107
Utilizaremos el método del tanteo para encontrar la proporción de gravilla y arena
en la mezcla, obteniendo las cantidades de áridos como se muestra en la tabla.
BANDA GRANULOMETRICA
T. max. 20 mm. Gravilla
(%) Arena
(%) Granulometría
ASTM NCh % Que Pasa 55 45 mezcla
3 / 4” 20 100 100 100 100
3 / 8” 10 62 - 77 2,62 97,18 45
#4 5 37 - 58 0,4 93,83 42
#8 2.5 22 - 43 88,19 40
#16 1.25 13 - 33 68,97 31
#30 0.63 8 - 23 18 8
#50 0.32 4 - 12 4,6 2
#100 0.16 3 - 6 2,13 1
Cuadro a1 – 9: Granulometría de la mezcla.
Esta granulometría que se obtuvo de la mezcla es la que mas se ajusta a la
banda granulométrica recomendada por la NCh163 Of.79.
Por lo tanto los porcentajes a utilizar de agregados son:
GRAVILLA: 55 % ARENA: 45 %
7. Densidades de agregados.
Calculamos la densidad real de la arena y la gravilla:
=Aσ 2.63
=Gσ 2.61
Para dosificar con 2 materiales necesitamos el factor K que viene dado por:
AG
GA
baAGR
Kσσσσ
⋅+⋅⋅⋅
=
108
Donde:
K= Coeficiente de participación del agregado en la mezcla de hormigón (Kg)
=Aσ Densidad real de Arena
=Gσ Densidad real de Gravilla
=a % Arena
=b % Gravilla
Reemplazando en la formula tenemos:
63.255.061.245.061.263.2720⋅+⋅
⋅⋅=K
886.1=K Kg.
Gravilla = 1.886 x 0.55 = 1.037 Kg.
Arena = 1886 x 0.45 = 849 Kg.
Las densidades aparentes de los áridos son:
Dap gr = 1.56
Dap ar = 1.57
Por lo que las cantidades en litros son:
Gravilla = 1037 / 1.56 = 665 Lt.
Arena = 849 / 1.57 = 541 Lt.
Entonces idealmente la dosificación para 1 m3 será:
fc 28 dias Cemento Agua Gravilla Arena
(Kg/cm2) (Kg) (Lt) Kg Lt Kg Lt Cono
100 240 180 1.037 665 849 541 3 - 5
Cuadro a1 – 10: Dosificación del hormigón.
109
ANEXO 2
“Ficha Técnica Puente de Adherencia”
110
111
112
ANEXO 3
“Resultados de ensayos a probetas de hormigón y mortero”
113
1. Ensayos a probetas de hormigón.
El ensayo a las probetas cúbicas se realizó de acuerdo a la norma Nch 1037 of
77 “Hormigón, Ensayo a compresión de probetas cúbicas y cilíndricas”
Descripción del ensayo:
1. Medir las dimensiones de la probeta con aproximación de 1 mm.
2. Determinar la masa de la probeta con
aproximación de 50 gr.
3. Refrentar en caso que no se cumplan las
tolerancias.
4. Colocar la probeta en la prensa y para
nuestro caso, en que tenemos probetas
cúbicas se ubica la cara de llenado,
perpendicular a la placa inferior de la
prensa.
5. Luego se calcula la tensión de rotura
mediante la utilización de una maquina
utilizada para ensayos a compresión del
Laboratorio de Ensaye y resistencia de
Materiales (LEMCO) de la Universidad
Austral de Chile.
Figura a3 – 1. Maquina para ensayo
de compresión de probetas cúbicas. 2. Ensayo de probetas de hormigón (Muretes 1 y 2). 2.1 Ensayo de probeta 1 de hormigón a los 7 días
2020
7.19
===
hba
114
Peso = 18.48 kg
Carga = 15 Mpa.
Resistencia = 15.000/(19.7 x 20)=38.07 Kg/Cm2
2.2 Ensayo de probeta 2 de hormigón a los 28 días
9.198.19
20
===
hba
Peso = 18.85 kg
Carga = 39 Mpa.
Resistencia = 39.000/(20 x 19.8)=98.48 Kg/Cm2
2.3 Ensayo de probeta 3 de hormigón a los 28 días
209.19
20
===
hba
Peso = 19.05 kg
Carga = 44 Mpa.
Resistencia = 44000/(20 x 19.9)=111.11 Kg/Cm2
3. Ensayo de probetas de hormigón (Muretes 3 y 4) 3.1 Ensayo de probeta 1 de hormigón a los 7 días
7.198.19
20
===
hba
115
Peso = 18.34 kg
Carga = 15 Mpa.
Resistencia = 15.000/(20 x 19.8)=37.88 Kg/Cm2
3.2 Ensayo de probeta 2 de hormigón a los 28 días
9.197.19
20
===
hba
Peso = 19.07 kg
Carga = 41 Mpa.
Resistencia = 41.000/(20 x 19.7)=104.06 Kg/Cm2
3.3 Ensayo de probeta 3 de hormigón a los 28 días
9.1920
8.19
===
hba
Peso = 18.85 kg
Carga = 43 Mpa.
Resistencia = 43.000/(19.8 x 20)=108.56 Kg/Cm2
4. Ensayo de probetas de hormigón (Muretes 5 y 6). 4.1 Ensayo de probeta 1 de hormigón a los 7 días
208.197.19
===
hba
116
Peso = 18.95 kg
Carga = 16 Mpa.
Resistencia = 16.000/(19.7 x 19.8)=41.02 Kg/Cm2
4.2 Ensayo de probeta 2 de hormigón a los 28 días
9.1920
9.19
===
hba
Peso = 18.45 kg
Carga = 43 Mpa.
Resistencia = 43.000/(19.9 x 20)=108.04 Kg/Cm2
4.3 Ensayo de probeta 3 de hormigón a los 28 días
2020
7.19
===
hba
Peso = 18.77 kg
Carga = 44 Mpa.
Resistencia = 44000/(19.7 x 20)=111.68 Kg/Cm2
Muretes Ensayo de Compresión Kg/Cm2
de 7 Días 28 Días
Prueba Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3 Promedio
1 y 2 38,07 98,48 111,11 104,795
3 y 4 37,88 104,06 108,56 106,31
5 y 6 41,02 108,04 111,68 109,86
Cuadro a3 – 1. Resumen ensayo probetas cúbicas de hormigón.
117
5. Ensayo de probetas de mortero.
Gráfico a3 - 1. Resistencia a Compresión de Probetas Cúbicas de Hormigón
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30
Edad (dias)
Res
iste
ncia
(Kg/
cm2)
M 1 y 2M 3 y 4M 5 y 6
5.1 Fabricación de probetas:
Para cada una de las amasadas de mortero que se realizó, se fabricaron 3
probetas prismáticas (Celdas rilem) de 4 x 4 x 16 cm.
El vaciado de mortero se realizo de la siguiente manera:
1. En la primera etapa se llena el molde hasta la mitad y de tal manera que el
mortero posea una consistencia homogénea, se golpea el molde 30 veces,
levantando el molde desde un extremo, y luego el mismo procedimiento desde el
otro extremo.
2. Se llena el molde completamente y se golpea de la misma manera anterior.
3. Se enraza el molde, dejando la cara lo mas lisa posible.
4. La celda se deja en la sala de curado y luego se sumerge en agua a 20º
aproximadamente.
118
Figura a3 – 2. Celdas Rilem. 5.2 Características mecánicas.
Las características mecánicas a estudiar son:
1. La resistencia mecánica a flexotracción y,
2. La resistencia mecánica a compresión.
Tanto para la medición de la resistencia a compresión como para la de la
resistencia a flexotracción se ha usado la misma maquina de ensayo de CBR del
Laboratorio de Ensayo de Materiales de Construcción (LEMCO) de la Universidad
Austral de Chile.
Se han de romper todas y cada una de las probetas a flexotracción, de esta
manera quedan todas ellas partidas por la mitad, así podemos hacer los ensayos a
compresión de cada una de estas mitades, consiguiendo un mayor número de ensayos
y un resultado más fiable y representativo.
119
Figura a3 – 3. Maquina utilizada para ensayo de compresión y flexotracción 5.3 Ensayo a flexotracción.
La probeta se carga a velocidad constante hasta el punto de rotura, esto nos
entrega una lectura (L) a la cual se aplica la constante del anillo dada por la expresión:
27.1598.5 +⋅= LF ( )Kg
La resistencia a la Flexotracción será finalmente:
234.0⋅= FRf ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛
2cmKg
5.4 Ensayo a compresión.
A las mitades obtenidas del ensayo a
flexotracción se aplica el ensayo a compresión,
cargando a la probeta sobre un área de 16 cm2.
Por lo tanto la resistencia final a
compresión es:
16FRc = ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛
2cmKg
Figura a3 – 4. Probeta rilem ensayada a compresión.
120
6. Ensayo de probetas de mortero para el ferrocemento.
6.1 Resistencia a flexo – tracción.
Ejemplo para muretes 1 y 2:
6.1.1 Ensayo del mortero a los 7 días
cm. 4cm. 16cm. 4
===
hba
Peso = 528 gr.
Lectura = 17
Resistencia a la flexo – tracción = (lectura x 5.98 + 15.27) x 0.234 = 27 kg/cm2
6.1.2 Ensayo de mortero a los 28 días
cm. 4cm. 16cm. 4
===
hba
Peso = 512 gr.
Lectura = 35
Resistencia a la flexo – tracción = (lectura x 5.98 + 15.27) x 0.234 = 53 kg/cm2
6.1.3 Ensayo de mortero a los 28 días
cm. 4cm. 16cm. 4
===
hba
Peso = 524 gr.
Lectura = 34
121
Resistencia a la flexo – tracción = (lectura x 5.98 + 15.27) x 0.234 = 51 kg/cm2
Muretes Ensayo de Flexotracción Mortero Kg/Cm2
de Resistencia 7 Días Resistencia 28 Días Resistencia 28 DíasPrueba Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3
1 y 2 27 53 51 3 y 4 25 50 52 5 y 6 24 48 51
Cuadro a3 – 2. Resumen Resistencia a Flexotracción del mortero para ferrocemento
6.2 Resistencia a Compresión.
Ejemplo para las los muretes 1 y 2:
6.2.1 Ensayo del mortero a los 7 días
Área = 16 cm2
Carga Promedio de 2 muestras = 1304 kg.
Resistencia a compresión = 8216
1304==
AP kg/cm2
6.2.2 Ensayo de mortero a los 28 días
Área = 16 cm2
Carga Promedio de 2 muestras = 3250 kg.
Resistencia a compresión = 20316
3250==
AP kg/cm2
6.2.3 Ensayo de mortero a los 28 días
Área = 16 cm2
Carga Promedio de 2 muestras = 3500 kg.
122
Resistencia a compresión = 21916
3500==
AP kg/cm2
Muretes Ensayo de Compresión Mortero Kg/Cm2
de Resistencia 7 Días Resistencia 28 Días Resistencia 28 DíasPrueba Probeta 1 Probeta 2 Probeta 3
M1 M2 Mprom M1 M2 Mprom M1 M2 Mprom 1 y 2 87 76 82 197 209 203 210 228 219 3 y 4 75 85 80 202 212 207 208 222 215 5 y 6 74 80 77 207 213 210 206 190 198
Cuadro a3 – 3. Resumen Resistencia a compresión mortero para ferrocemento.
Gráfico a3 - 2. Resistencia a Compresión de Morteros Para Ferrocemento
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30
Edad (dias)
Res
iste
ncia
(Kg/
cm2)
M 1 y 2
M 3 y 4
M 5 y 6
123
