concreto armado

Ingeniera Civil Concreto Armado I

CONCRETO ARMADO Docente: Ing. LLANOS ALVAREZ, Henry Gaston

Alumnos: MELENDEZ MUOZ, Miguel MIRANDA MUOZ, Yanina

MUOZ SOLORZANO, Brian VICUA ESTRELLA, Alex

Universidad Nacional Daniel Alcides Carrin

Facultad de Ingeniera Escuela de Formacin Profesional de Ingeniera Civil

VII SEMSTRE CONCRETO AEMADO I

Contenido INTRODUCCIN ......................................................................................................................... 3

1. HISTORIA DEL CONCRETO ARMADO ............................................................................... 4

2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO FRENTE A OTROS

MATERIALES ................................................................................................................................ 6

VENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO FRENTE A OTROS MAT ERIALES ....................... 6

DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMA DO FREN TE A OTROS MA TERIALES ................ 7

3. MTODOS DE DISEO ...................................................................................................... 7

3.1 Mtodos de diseo propuesto s por el cdigo ACI ................................................ 9

3.1.1. Combinaciones de cargas ................................................................................ 11

3.1.2 Reduccin de resis tencia ................................................................................... 14

4. MATERIALES ........................................................................................................................ 16

4.1 El concreto y sus componentes. .............................................................................. 16

4.1.1 Cemento ................................................................................................................. 16

4.1.2 Agregado fino o arena ........................................................................................ 18

4.1.3 Agregado grueso o piedra ................................................................................. 18

4.1.4 Agua ........................................................................................................................ 21

4.1.5 Aditivos .................................................................................................................. 21

4.1.6 Fibras .................................................................................................................. 24

5. MEZCLADO, TRANSPORTE, COLOCACIN Y CURADO DEL CONCRETO .................... 24

5.1 Mezclado del concreto ........................................................................................... 24

5.2 Transporte y Colocaci n del concreto ............................................................... 25

5.3 Curado del concreto ............................................................................................... 27

6. RESISTENCIA DEL CONCRETO. ........................................................................................ 31

6.1 Resistencia del concreto ante sol ici taciones uniaxi laes ................................... 32

Resistencia del concreto a la compresin ................................................................ 32

Resistencia del concreto a la traccin ...................................................................... 36

6.2 Resistencia del concreto al es fuerzo cortante .................................................... 39

6.3 Resistencia del concreto ante sol ici taciones biaxiales y tr iaxiales ............... 39

7. VARIACIN EN EL VOLUMEN DEL CONCRETO ........................................................... 41




7.1 VARIACIN DE VOLUMEN POR CONTRACCIN DE FRAGUA ........................... 41

a. Factores Que Afectan La Contraccin Del Concreto ........................................ 42

b. Para Reducir La Contraccin De Fragua En El Concreto Es Conveniente .... 43

7.2 DEFORMACIN PLSTICA O CREEP. ...................................................................... 44

a. Factores que afectan este proceso: .................................................................... 45

7.3 VARIACIN DE VOLUMEN POR TEMPERATURA. ................................................ 46

8. INCIDENCIA DEL CONCRETO ARMADO EN CERRO DE PASCO ................................. 47

8.1 OBRAS DE CONCRETO ARMANDO EN PASCO ....................................................... 47

8.2 PLANTA DOSIFICADORA ............................................................................................. 49

BIBLIOGRAFA ......................................................................................................................... 51




INTRODUCCIN

El Concreto Armado a nivel mundia l ha venido l igada a la historia del cemento y a l

desarrollo de la ingeniera c ivi l , y en el Per sucedi algo s imi lar.

En este breve trabajo se abordan en apretada s ntesis los aspectos generales que

l igan nuestras races histricos con los aspectos tcnicos que fueron creando las

bases de la Ingeniera Civi l local y consecuentemente el desarrollo a lo que el

concreto se ref iere.

Creemos que es importante conocer aunque sea soberanamente los hechos y

aportes en su mayora a nnimos de los que nos antecedieron en pocas y

condic iones quiz mucho ms duras y dif c i les que la actual , s i ref le xionamos sobre

las tremendas l imitac iones que debieron afrontar, y que pase a el los

sobreponindose a esos retos, c imentaron la estructura c ientf ica que hoy da

aprovechamos.




1. HISTORIA DEL CONCRETO ARMADO

El concreto fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria

antes de cr isto. Estaba constitu ido por agregados unidos mediante un aglomerante

conformado por una mezcla de cal y ceniza volcnica. Este materia l poda

sumergirse en agua manteniendo sus propiedades a diferencia de los morteros de

cal usados en s ig los antes en la antigua is la de Creta. La obra ms grande erig ida

por los Romanos fue el panten con su b ve da de 43.20 m de d imetro. El uso de

este materia l en la construccin paso al olvido con la cada del Imperio y no fue

s ino hasta mediados de l s ig lo XVII I que su uso se extendi nuevamente.

El pr imer registro del uso de concreto en los t iempos modernos, se remonta a 1760

cuando, en Inglaterra, Jhon Smeaton descubri, mientras proyectaba el faro de

Eddystone, que una mezcla de cal iza calc inada y arc i l la daba lugar a un

conglomerante hidrulico resistente al agua. En 1824 Joseph Aspdin elaboro

cemento mezclando arc i l la y cal iza de d iferentes canteras y calentndolas en

horno. El concreto obtenido con este aglomerante se asemejaba a las piedras

propias de la Is la de Port land, a l sur de Ingla terra, mot ivo por el cual se le l lamo

cemento Portland, materia l que comenz a fabricarse con mayor fuerza desde

entonces. En ocasiones, la mezcla era calentada en exceso y se endureca, s iendo

desechada por considerarse inti l . En 1845, I .C. Johnson descubri que el mejor

cemento provena de la pulverizac in de esta susta ncia inti l denominada

Clinker. Este es el cemento que se conoce hoy en da .

El concreto armado se us desde la tercera d cada del s ig lo X IX. Entre 1832 y 1835,

Sir Marc Isambard Brunel y Francois Martin Le Brun erig ieron, en Inglaterra y

Francia, respec tivamente, estructuras de este materia l ta les como arcos y

edif icac iones. En 1848, Joseph Louis Lambot construy un bote de concreto

reforzado el cual present en la Exposic in de Pars en 1854 y patent en 1855. En

Inglaterra, W.B. Wilkinson, registr, en 1855, un piso de concreto reforzado con

cuerdas de acero desechadas en las minas. Un ao despus, Francois Coignet




patent un s istema de refuerzo para p isos consistente en barras de acero

embebidas en el concreto. A pesar de los precedentes antes indicado s, Joseph

Monier, francs, es considerado el creador del concreto reforzado. Dedicado a la

jardinera, fabric macetas de concreto con refuerzo de mallas de alambre ,

registrando el s istema en 1867. En los aos s iguientes patent el uso de esta

tcnica para la construccin de tanques, puentes, tuberas, vigas, columnas y

escaleras. En 1879, G.A . Wayss, de la f irma Wayss and Freitag de Alemania, compr

la patente de Monier y en 1887, publ ic un l ibro acerca de sus mtodos

constructivos. Por su parte, Rudolph Schuster, de Austr ia, adquir i tambin los

derechos de patente. De este modo, el nombre de Monier, como creador del

concreto armado, se extendi por todo Europa. En Es tados Unidos, Thaddeus Hyatt ,

abogado e ingeniero, realiz experimentos en vigas de concr eto reforzado

alrededor de 1850. Sus resul tados no se publicaron s ino hasta 1877. Investig

acerca de la resistencia del concreto al fuego y l leg a la conclusin que los

coef ic ientes de dilatac in trmica, tanto del concreto como del acero eran muy

s imilares. Con sus estudios, Hyatt sent los pr inc ipios sobre los cuales se desarrolla

el anlis is y diseo de los ele mentos de concreto reforzado. En Francia, e l

desarrollo del uso del concreto reforzado se debi en gran parte a Francois

Hennebique quien estableci un estudio de ingeniera y proyect c ientos de

estructuras del nuevo materia l. En 1900, e l Ministerio de Obras Pblicas de Francia

convoc a un comit a cargo de Armand Considere para la elaboracin de

especif icac iones tcnicas para concreto armado. E stas fueron publicadas en 1906.

En los aos s iguientes, Perret, Ribera, Garnier, Freyssinet , Mai l lart, Boussiron, Mex

Berg, entre otros, proyectan y construyen obras en concreto armado que van

descubriendo poco a poco las multip les posib i l idades de este nu evo materia l .

En el Per, los pr imeros barr i les de cemento l legaron en 1850. El concreto con l

e laborado se us para la construccin de c imentaciones y para mejorar los

acabados de las estructuras. Posteriormente, se le uti l iz en combinacin con

acero para la construccin de edif ic ios, puentes, acueductos, etc . En 1915, l legaron




los primeros hornos para la fabricacin de cemento encargados por la e mpresa

estadounidense Foundation Co. Un ao despus, stos fueron comprados por la

Compaa Peruana de Cemen to Portland. En los aos 50, se estableci, en Lima, la

primera empresa de concreto premezclado. De ah a la fecha, han ido apareciendo

numerosas empresas productoras de cemento y de concreto premezclado. En la

actualidad, este materia l es el ms ut i l izado en la construccin en nuestro pas .

2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO

FRENTE A OTROS MATERIALES

Frente a otros materia les como el acero, la madera, etc ., e l concreto presenta las

s iguientes ventajas y desventajas.

VENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO FRENTE A OTROS MATERIALES

Es durable a lo largo del t iempo y no requiere de una gran inversin para su

mantenimiento . T iene una v ida ti l extensa.

Tiene gran resistencia a la compresin en comparacin con otros materia les.

Es resistente al efecto del agua.

En fuegos de intensidad media, e l concreto armado sufre daos superf ic ia les

s i se provee un adecuado recubrimiento al acero. Es ms resistente al fuego

que la madera y el acero estructural.

Se le puede dar la forma que uno desee haciendo uso del encofrado

adecuado.

Le confiere un carcter monol t ico a sus e structuras lo que les permite

resistir ms ef ic iente mente las cargas laterales de viento o s ismo.

No requiere mano de obra muy calif icada.

Su gran r ig idez y masa ev itan prob lemas de vibraciones en las estructuras

erig idas con l.

En la mayora de lugares, es e l materia l ms econmico.




Por su gran peso propio, la inf luencia de las variac iones de cargas mviles

es menor.

DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADO FRENTE A OTROS

MATERIALES

Tiene poca resistencia a la tracc in, aproximadamente la dcima parte de

su resistencia a la compresin . Aunque el acero se coloca de modo que

absorba estos esfuerzos, la formacin de grie tas es inevitable .

Requiere de encofrado lo cual impl ica su habil itac in, vaciado, espera hasta

que el concreto alcance la resistencia requerida y desencofrado. con el

t iempo que estas operaciones implican. El costo del encofrado puede

alcanzar entre un terc io y dos terc ios del cos to total de la obra.

Su relac in resistencia a la compresin versus p eso est muy por debajo que

la correspondiente al acero, e l cual es ms ef ic iente cuando se trata de

cubrir grandes luces. El concreto requiere mayores secciones y por ende el

peso propio es una carga muy importante en el diseo.

Requiere de un permanente control de cal ida d, pues sta se ve afectada por

las operaciones de mezcla, colocacin, curado, etc .

Presenta deformaciones variables con el t iempo. Bajo cargas sostenidas, las

def lexiones en los elementos se incrementan con el t iempo

3. MTODOS DE DISEO

En la actualidad existen, bsicamente, dos m todos de diseo en concreto armado:

diseo elstico o por cargas de servic io y diseo a la rotura o por resistencia

lt ima. El pr imero fue uti l i zado con mucha fuerza hasta mediados del s ig lo y el

segundo ha adquir ido impulso en los lt imos cuarenta aos.

El diseo elstico parte de la hiptesis que es posible predecir la dis tr ibucin de

esfuerzos en el refuerzo y el concreto, a l ser sometidos a cargas de servic io. Asume

un comportamiento elstico de ambos materia les . El diseo consiste en conseguir




que los esfuerzos no excedan los esfuerzos admisibles que son una fraccin de la

resistencia del concreto y del esfuerzo de f luencia del acero. En la actualidad,

pruebas de laboratorio han permitido comprobar que el comple jo comportamiento

del concreto con el paso del t iempo conlleva a una constante redistr ibucin de

esfuerzos entre ste y el acero. En el diseo elstico slo se considera una de stas

distr ibuciones. Con el t iempo, las condic ione s no consideradas pueden oca sionar

la fa l la .

Por otro lado, en e l d iseo de estructuras, es importante considerar el t ipo de

fa l la , dcti l o frgil , que presenta un e lemento bajo determinadas solic i tac iones y,

en la medida de lo pos ible, or ientar la fa l la segn sea conveniente. El m todo

elstico no considera este punto. E l mtodo elstico tampoco determina la carga

que ocasiona la rotura de la pieza y por el lo, su factor de seguridad no es conocido.

El diseo por rotura se fundamenta en la predicc in de la carga que ocasiona la

fa l la del e lemento en estudio y anali za el modo de colapso del mismo. En pruebas

de laboratorio se ha podido comprobar que es posible predecir estas cargas con

precis in suf ic iente. Este mtodo toma e n consideracin el comportamiento

inelstico del acero y el c oncreto y por lo ta nto, se estima mejor la capacidad de

carga de la pieza. Algunas de las ventajas de este procedimiento son:

1. El diseo por rotura permite controlar el modo de fa l la de una estructura

compleja considerando la resistencia lt ima de las diver sas partes del

s istema. Algunos elementos se disean con menor margen de seguridad que

otros para inducir su fa l la primero.

2. Permite obtener un diseo ms ef ic iente, considerando la distr ibucin de

esfuerzos que se presenta dentro del rango inelstico.

3. Este mtodo no ut i l iza el mdulo de elastic idad del concreto, e l cual es

variable con la carga. Es to evita introducir imprecis iones en torno a ste

parmetro.

4. El mtodo de diseo a la rotura permite evaluar la ducti l idad de la

estructura.




5. Este procedimiento permite usar coef ic ientes de seguridad distintos para

los diferentes t ipos de carga.

La desventaja de usar este mtodo es que slo se basa en cr iterios de resistencia.

S in embargo, es necesario garantizar que las condic iones de servic io sean ptimas,

es decir , que no se presenten def lex iones exc esivas, ni agrietamientos cr t icos. Con

la mejora en la cal idad del concreto y la obtencin de secciones cada vez menores,

se t iende a perder r ig idez e incrementar las def lexiones y el ancho de f isuras. Por

el lo, es conveniente usar este mtodo en combinacin con otros procedimientos

para verif icar el adecuado comportamiento de las piezas bajo cargas de servic io.

3.1 Mtodos de diseo propuestos por el cdigo ACI

El cdigo del ACI en su lt ima edic in de 1999 presenta los dos mtodos de diseo

presentados en la seccin prev ia. S in emba rgo, da mayor nfasis a l diseo a la

rotura y e l diseo elstico est relegado a un apndice. A lo largo del presente

trabajo se desarrollar tan slo el pr imer mtodo de diseo, a l cual e l cdigo

denomina mtodo de diseo por resistencia.

El diseo por resistencia, como ya se ind ic, presenta la ventaja que e l factor de

seguridad de los elementos analizados puede ser determinado. El cdigo del ACI

introduce el factor de seguridad en el di seo a travs de dos mecanismos:

amplif icac in de las cargas de servic io y reduccin de la resistencia terica de la

pieza.

Las cargas de servic io se estiman haciendo uso de los cdigos, reglamentos o

normas y e l anlis is estructural se efecta bajo la hip tesis de un comportamiento

elstico de la estructura. El cdigo del ACI c lasif ica las cargas en: permanentes,

sobrecarga, s ismo, viento, empuje del suelo, etc . y propone expresiones para

calcular la carga lt ima de d iseo.

La carga lt ima de diseo es la suma de las diversas cargas actuantes en la

estructura afectadas por un factor de amplif icac in. Este factor pretende mostrar

la probabil idad que existe de que la carga estimada sea superada en la realidad. La




carga permanente, por ejemplo, es evaluada con mayor precis in que la

sobrecarga, por sto su factor de a mplif ic ac in es menor . La carga de s ismo,

proveniente de un anlis is probabil st ico, es mucho ms inc ierta, por el lo su factor

de amplif icac in es mayor que el de las dos a nteriores.

Las expresiones que permiten determina r la carga lt ima se denominan

combinaciones de cargas y se presentan en la seccin 9.2 del cdigo. De acuerdo

a las solic itac iones que actan sobre un elemento, se propone un juego de

combinaciones. Deber evaluarse cada una de el l as y desarrollar el diseo haciendo

uso de las sol ic itac iones ms cr t icas.

S imultneamente a la ampl if icac in de las cargas de servic io, e l cdigo propone la

reduccin de la resistencia terica de los ele mentos de concreto armado como un

medio para incrementar el factor de seguridad del diseo. La resistencia terica o

nominal de una pieza es la determinada hacie ndo uso de los princ ipios presentados

en el cdigo del ACI. La naturaleza misma del concreto armado y

fundamentalmente su procedimiento constructi vo generan que la resistencia

calculada en el papel, no sea igual a la verif icada en la realidad. Los factores de

reduccin de resistencia indican la fracc in de la resistencia nominal que est

disponible en un elemento determinado con una c ierta certeza p robabil st ica.

El cdigo de l AC I aprovecha el uso de los factores de resistencia no slo para tomar

en consideracin las pos ibles imperfecciones constructivas del concreto s ino que

adems los usa para incrementar los factores de seguridad en piezas sometid as a

determinadas solic itac iones, ya sea por su t ipo de fa l la o por la importancia de

estos elementos dentro del conjunto estructural total. Una columna con refuerzo

transversal en espiral, t iene un comportamie nto ms dcti l que una columna con

estr ibos. Por el lo el factor de reduccin de la primera es mayor. Por otro lado,

cuando se paliza una solic itac in de f lexo -compresin, propia de columnas, e l

factor de reduccin es menor que cuando se analiza f lex in pura, propia de vigas.




Esto se debe a que el cola pso de una viga es mucho menos perjudic ia l que e l

colapso de una columna.

En s ntesis , e l mtodo de diseo del cdigo del ACI consiste en determinar las

cargas de servic io y amplif icarlas de acuerdo a las combinaciones de carga que se

presentan en la seccin 3.1.1.

Los elementos se disean para que la s iguiente relac in s iempre se verif ique:

Dnde: y : Factor de amplif icac in de la carga.

Q: Carga.

: Factor de reduccin de resistencia.

R: Resistencia nominal o terica del e lemento.

Posteriormente al diseo de la estructura, e l cdigo propone una verif icac in de

las condic iones de servic io de los elementos: control de rajaduras y control de

def lexiones. En caso de ser necesario, e l dise o orig inal debe replantearse.

3.1.1. Combinaciones de cargas

Se uti l iza la siguiente nomenclatura:

D = Carga muerta

E = Cargas debidas a los s ismos

F = Cargas debidas a l quidos o presin lateral de los mismos

H = Cargas debidas a terrenos o presin lateral de los mismos

L = Cargas vivas, inc luyendo impacto s i lo hay

Lr = Cargas vivas en azoteas o tejados

R = Cargas debidas a l luvias

S = Cargas debidas a nieve




T = Efectos de temperatura, contraccin de fragua, deformacin por el t ie mpo,

asentarnientos diferenciales o deformaciones debidas a concretos con

deformacin controlada

u= Resistencia requerida para soportar las cargas amplif icadas o sus momentos

o fuerzas internas

W = Carga debida al viento

La resistencia requerida U deber ser igual o mayor que las cargas ampli ficadas

que se indican a continuacin en las ecuacion es (9-1) a (9-7), investigando

s iempre cuando una o ms cargas no actan s imultneamente.

U 1.4 (D + F) (9-1) ACI

U 1.2 (D + F + T) + 1 .6 (L+H) + 0.5 (L S R) (9-2) ACI

U 1.2 D + 1.6 ( Lr S R) + (1 .0L 0.8 W) (9-3) ACI

U 1.2 D + 1.6 W + 1 .0 L + 0 .5 (L S R) (9-4) ACI

U 1.2 D + 1.OE + 1 .0 L + 0 .2s (9-5) ACI

U 0.9 D + 1.6 W + 1.6H (9-6) ACI

U 0.9 D + 1 .0 E + 1.6 H (9-7) ACI

Se tendrn en cuenta las s iguientes excepciones:

a) El factor de L en las ecuaciones (9 -3) a (9-5) se puede reducir a 0.5

excepto para garajes, reas de asambleas pbl icas y las reas donde L >

500 kg/m2.

b) Se puede usar 1.3 W en lugar de 1.6 W en las ecuaciones (9 -4) y (9-6)

cuando la carga W no ha s ido reducida por un factor de direccin.

C) Cuando la carga E se toma como carga de servicio se colocar 1.4 E en

lugar de 1.0 E en las ecuaciones (9 -5) y (9-7).

d) Se usar H = O en las ecuaciones (9-6) y (9-7) s i la accin de H contrarresta

a las acciones de W E. Cuando la presin lateral del terreno resiste a la

accin estructural de otras fuerzas, no se incluir en H, pero se tendr en

cuenta en el diseo de los elementos.




e) En zonas de posibles inundaciones se usar las combinaciones de cargas

de A.S.C.E.-7.

f) En las zonas de anclaje de pretensados se usar un factor de 1.2 sobre la

carga mxima de la gata.

La estimacin del asentamiento diferencial , contraccin, creep o var iaciones de

temperatura deber basarse en una evaluacin real ista de los efec tos que

ocurren bajo condiciones de servicio. Es decir , en el diseo no se deben

considerar los efectos ms cr t icos esperados s ino los de ocurrencia ms

probable.

Si en el diseo se toman en cuenta los efectos de impacto, stos sern

considerados como car ga viva, con sus factores de ampli ficacin respectivos.

En la Tabla 1. 1 se incluyen algunos valores t picos de carga viva para el diseo

de edificaciones




Cargas vivas t picas para el d iseo de edif icac iones

3.1.2 Reduccin de resistencia

A continuacin se presentan los factores $ de reduccin de resistencias para

diversas sol icitaciones de acuerdo a la seccin 9.3.2 del cdigo ACI -318-2002.

Secciones controladas por traccin =

0.90

Secciones controladas por compresin:

a) Elementos con refuerzo en espiral = 0.70

b) Otros elementos =

0.65

Cuando la deformacin en el acero a traccin a la resistencia

nominal est en los l mites entre la seccin controlada por

traccin o por compresin, el factor $ se puede aumentar

l inealmente entre el val or de de la seccin controlada por

compresin hasta 0.9 cuando la deformacin unitar ia por

traccin t iene un l mite de 0.005 (ver anl is is de columnas

cortas sometidas a flexo-compresin, diagramas de

interaccin).

Fuerza cortante o torsin =

0.75

Compresin pura, aplastamiento (bearing) =

0.65

Zonas de anclaje de pretensado =

0.85

En modelos de elementos reticulados ideal izados (t irantes y puntales)

= 0.75

Flexin pura en elementos pretensados cuando el anclaje es menor




que la longitud l =

0.75

En estructuras que dependen de prticos especiales o de nuevos

estructurales para resistir sismos, los factores se modifican como sigue:

a) Para cualquier elemento estructural que se disea resist ir efectos de

s ismo, s i su resis tencia nominal al corte Vu/ es menor que el corte

necesario para desarrol lar la resistencia nominal a la flexin, Ve,

determinado para las cargas axiales ampli ficadas ms cr t icas,

incluyendo los efectos de s ismo. = 0.60

b) En diafragmas el factor de reduccin del corte no exceder el factor

mnimo de reduccin del corte usado para los componentes verticales

del s istema primario para resist ir cargas laterales.

= 0.85

c) Para corte en nudos o uniones o vigas de conexin. =

0.55

Para concreto s imple, s in armar, para todos los refuerzos: flexin,

compresin, fuerza cortante o aplastamiento.

Para estructuras hidrul icas:

a) A flexin

b) A traccin

c) A fuerza cortante = 0.75




4. MATERIALES

4.1 El concreto y sus componentes.

El concreto es una mezcla de cemento, agregado grueso o piedra, agregado f ino o

arena y agua. El cemento, el agua y la arena constituyen el mortero cuya funcin

es unir las diversas part culas de agregado grueso l lenando los vacos entre el las.

En teora, e l volumen de mortero slo debera l lenar e l volumen entre partculas.

En la prctica, este volumen es ma yor por el uso de una mayor cantidad de mortero

para asegurar que no se formen vacos.

Para obtener un buen concreto no slo ba sta contar con materia les de buena

calidad mezclados en proporciones correctas. Es necesario tambin tener en

cuenta factores como el proceso de mezclado, transporte, colocacin o vaciado y

curado.

4.1.1 Cemento

El cemento se obtiene de la pulverizac in del c l inke4 el cual es producido por la

calc inacin hasta la fusin inc ipiente de materia les calcreos y arc i l losos. Est

constituido por los s iguientes componentes:

1. Sil icato tr iclc ico, e l cual le confiere su resistencia inic ia l y inf luye

directamente en el calor de hidratacin .

2. Sil icato diclc ico, e l cual def ine la resis tencia a largo plazo y no tiene tanta

inc idencia en el calor de hidratacin.

3. Aluminato tr iclc ico, es un catal izador en la reaccin de los s i l icatos y

ocasiona un fraguado violento. Para retrasar este fenmeno, es preciso

aadir le yeso durante la fabricacin del ceme nto.

4. Alumino-Ferri to Tetraclc ico, inf luye en la velocidad de hidratacin y

secundariamente en el calor de hidratacin.

5. Componentes menores: xidos de magnesio, potasio, sodio , manganeso y

t itanio.




Existen d iversos t ipos de cemento, los cuales estn especif icados en la norma

ASTM-C- 150-99a.

El los son:

1. Tipo 1, que es de uso general y s in propiedades especiales.

2. Tipo 11, de moderado calor de hidratacin y alguna resistencia al ataque

de los sulfatos.

3. Tipo 111, de resistencia temprana y elevado calor de hidratacin.

4. Tipo IV, de bajo calor de hidratacin.

5. Tipo V, de alta resistencia al ataque de sulfatos.

Los tres pr imeros t ipos de cemento son susceptible! de adicionarles

incorporadores de aire, en cuyo caso, se le agrega el sufi jo A, por ejemplo,

cemento t ipo I I IA.

En la norma ASTM-C-595-00 se especifica las caracterst icas de los cementos

adicionados, los cuales contienen, adems de los compuestos ya mencionados,

escoria y puzolanas, que modifican el comportamiento del conjunto. Entre ellos

se t iene:

1. Tipo IS, cemento al que se le ha aadido entre 2.7% y 70% en peso de

escoria de alto horno.

2. Tipo ISM, cemento al que se ha aadido menos del 25% en peso de escoria

de alto horno.

3. Tipo IP cemento al que se le ha aadido entre 15% y 40% en peso de

puzolana.

4. Tipo PM, cemento al que se le ha aadido menos del 15% en peso de

puzolana.

Las puzolanas son materiales que al reaccionar con los productos de la

hidratacin del cemento, como los hidrxid os de calcio, y el agua adquieren

propiedades aglomerantes que no presentan individualmente.




En la actual idad, en el Per se fabrican los cementos Tipo 1, Tipo 11, Tipo V,

Tipo IP y Tipo IPM (Ref. 30). Tambin se usan cementos que reducen la

contraccin de fraguas como el CTS Tipo K que cumple la especificacin ASTM -

C-845-96.

4.1.2 Agregado fino o arena

Tanto el agregado fino como el grueso, constituyen los elementos inertes del

concreto, ya que no intervienen en las reacciones qumicas entre cemento y

agua. El agregado fino debe ser durable, fuerte, l impio, duro y l ibre de materias

impuras como polvo, limo, pizarra, lcalis y materias orgnicas. No debe tener

ms de 5% de arci l la o l imos ni ms de 1.5% de materias orgnicas. Sus partculas

deben tener un tamao menor a 1/4" y su gradacin debe satisfacer los

requis itos propuestos en la norma ASTM -C-33-99a, los cuales se muestran en la

Tabla

Requis itos granulomtricos del agregado f ino

4.1.3 Agregado grueso o piedra

El agregado grueso est consti tuido po r roc as granticas, d iort icas y s ient icas.

Puede usarse piedra partida en chancadora o grava zarandeada de los lechos de

los r os o vacimientos naturales. Al igual que el agregado f ino, no deben contener




ms de un 5% de arc i l las y f inos ni ms de 1 .5% de materias orgnicas, carbn, etc .

Es conveniente que su tamao mximo sea menor que 115 de la distancia entre las

paredes del encofrado, 314 de la distancia l ibre entre armaduras y 113 del espesor

de las losas (ACI -3.3 .2) . Para concreto c ic lpeo se puede e mplear p iedra de hasta

1 5 y 20 cm. Se puede usar tamaos ma yores s i a cr iterio del ingeniero, no inducirn

la formacin de vacos. Al igual que para la a rena, la norma La norma ASTM -C-33-

99a tambin establece una serie de condic iones para su gradacin. Es tas se

muestran en la Tabla. La piedra se denomina por el ta mao mximo del agregado.




4.1.4 Agua

El agua empleada en la mezcla debe ser l impia, l ibre de aceites, c idos, lcal is ,

sa les y materias orgnicas. En general, e l agua potable es adecuada para el

concreto. Su funcin princ ipal es hidratar el cemento, pero tambin se le usa para

mejorar la trabajabil idad de la mezcla.

Podr emplearse agua no potable en la elaboracin del concreto, s iempre que se

demuestre su idoneidad. Para el lo se fabricarn cubos de mortero elaborados con

el la y se ensayarn segn la norma ASTM -C-1091109M-99. Si las resistencias

obtenidas a los 7 y 28 d as son por lo menos el 90% de las esperadas en morteros

s imilares elaborados a base de agua potable el l quido es aceptable (ACI -3.4.3) . Es

conveniente verif icar, adic ionalmente, que no contenga agentes que puedan

reaccionar negativamente con el refuerzo.

4.1.5 Aditivos

Los adit ivos son sustancias que, aadidas a l concreto, a lteran sus propiedades

tanto en estado fresco como endurecido. Por su naturaleza, se c lasif ican en

aditivos qumicos y adit ivos minerales. Entre los primer os, se t iene,

princ ipalmente, los plastif icantes y super -p lastif icantes. Los incorporadores de

aire y los controladores de fragua. Las normas ASTM C -260-00 y C-10171 1017M-




98 presentan especif icac iones para estos adi tivos. Los adi tivos incorporadores de

a ire estn estandarizados por la norma ASTM -C-260-00. La norma ASTM- 10 1711

0 17M-98 inc luye especif icac ioi ies para los aditivos qumicos a ser uti l izados en

concretos bombeables, entre los que se inc luyen los p lastif icantes y retardadores.

Entre los aditivos minerales se t iene, princ ipalmente: los adi tivos naturales,

cenizas volantes o f ly ash, micros l ice o si l i ca fume y escoria de la produccin del

acero. Las normas ASTM -C-618-99 y C-989-99 inc luyen especif icac iones en tomo a

el los. La primera se ref iere af ly ash y a las puzolanas y la segunda a la escoria de

la produccin del acero. La norma ASTM C -124-00 se ref iere al s l i ca fume.

Los adit ivos plastif icantes s irven para lograr c oncretos ms trabajables y plsticos.

Permiten reducir la cantidad de agua en la mezcla. S i se mantiene constante la

cantidad de cemento, la resistencia del concreto aumenta. S i la relac in entre la

cantidad de agua y el cemento no vara, a l re ducir la cantidad de agua disminuir

la cantidad de cemento y se obtendr un concreto con igual resistencia pero con

menos cemento en la mezcla. Es pos ible una reduccin de hasta 15% de cemento

en la mezcla s in prdida de resistencia. E l periodo de efectividad de los aditivos

plastif icantes es l imitado. Entre el los se t iene: c ido c tr ico, c i do g lucnico y los

l ignosulfonatos.

Los aditivos super -plast if icantes permiten reducir hasta tres o cuatro veces el agua

que puede ser reducida a travs del uso de plastif icantes. Es ta reduccin puede

variar entre 20% y 25% del contenido total de agua. Est as sustancias permiten se

uti l izan en la elaboracin de concretos de alta resistencia y de concretos muy

f luidos. Adems, aceleran la hidratacin del cemento, obtenindose mayores

resistencias a l pr imer, tercer y sptimo da. A lgunas sustancias usadas como super-

plastif icantes son: naftal inas condensadas, mezclas de melaninas y sales de c ido

naftal nico sulfrico.

Los aditivos incorporadores de aire se usa n con objeto de aadir a la mezcla

burbujas de aire uniformes. Est de mostrado que esta c ircunstancia favorece la

resistencia del concreto al deterioro producido por el calor y heladas a lternadas.




Los incorporadores de aire se usan, tambin, para mejorar la trabajabil idad de la

mezcla. Entre el los se t iene: sales de resinas de la madera, detergentes s intt icos,

sales de los c idos de petrleo, c idos resinosos y sus sales, etc .

Los aditivos controladores de fragua pueden ser aceleradores o retardadores. Los

primeros, como su nombre lo indica, incre mentan la velocidad de fraguado. La

resistencia del concreto se incrementa a un mayor r i tmo y esto permite reducir e l

t iempo de ut i l izac in de los encofrados, e l t iempo de curado y, en general, la

duracin del proceso constructivo.

Esto es particularmente t i l en la produccin, en planta, de piezas prefabricadas.

Los aditivos retardadores, por el contrario, incrementan el t iempo de reaccin del

cemento.

Son usados en el vaciado de estructuras grandes en las cuales es preciso mantener

el concreto trabajable por un periodo ms o menos largo. Tambin se uti l i zan para

contrarrestar la fragua rpida que se presenta en c l imas cl idos. A lgunos qumicos

usados con frecuencia como controladores de fragua son: c loruro de calc io, nitrato

de calc io, carbonato de potasio , carbonato de sodio, sulfato de calc io, etc . E l

pr imero ya casi no se usa pues ataca las armaduras. Es importante destacar que en

algunos casos, las mismas sustancias actan como aceleradores o retardadores de

fragua dependiendo de las proporciones en las que se inc luyen en la mezcla.

Los aditivos minerales son ma teria les s i l ceos muy f inos que son adic ionados al

concreto en cantidades relativamente grandes. Su funcin es reaccionar con

algunas sustancias producto de la h idratacin del cemento que no contribuyen a

mejorar la resis tencia del concreto obteniendo otro s compuestos que s

incrementan dicha propiedad. Son usados para:

1. Mejorar la trabajabil idad del concreto.

2. Reducir e l agrietamiento por el calor de hidratacin.

3. Mejorar la durabil idad del concreto a los ata ques qumicos.

4. Reducir su potencial de corrosin.

5. Producir concretos de alta resis tencia.




4.1.6 Fibras

Las f ibras se han usado como materia les de construccin por mucho t iempo. - En

concreto se usa princ ipalmente en concreto pre -mezclado, concreto prefabricado,

pavimentos y shot-crete. Pueden ser de acero, plstico, vidrio o materia les

naturales como clulosa de madera. Sus long itudes usuales varan de 6 mm a 150

mm, con espesores que varan de 0.005 a 0 .75 mm.

Se agregan al concreto en proporciones menores a l 1% en volumen, en la may or a

de los casos impiden las pequeas rajaduras debidas a la contraccin de fragua y

a la deformacin plst ica. Dan muy buenos resultados en secciones delgadas,

En algunos lugares se ha usado las f ibras en lugar del refuerzo de vari l las de acero,

pero generalmente se usan en conjunto con este.

5. MEZCLADO, TRANSPORTE, COLOCACIN Y

CURADO DEL CONCRETO

El mezclado, transporte, colocacin y curado del concreto son operaciones que

inf luyen directamente en la cal idad del mater ia l e laborado. Un control de cal idad

pobre puede ocasionar que, aun uti l izando las proporciones adecuadas de piedra,

arena, agua y cemento, no se obtenga el concreto desea do. En esta seccin se

pretende dar a lgunos cr iterios, muy generales, en torno a estos procesos.

5.1 Mezclado del concreto

El proceso de mezclado del concreto consiste en recubrir e l agregado con la pasta

de cemento hasta conseguir una masa uniforme. Debe efectuarse a mquina y para

el lo se hace uso de mezcladoras. Entre el las se t iene la de volteo, la inversa y la

de artesa. El tamao de la mezcladora se determina en funcin del volumen de

concreto a batir .

La mezcladora de volteo tiene un tambor en forma cnica y aspas en su interior.

Se denomina as, pues el concreto es retirado inc l inando el tambor despus de su




mezclado. Es recomendada para el bat ido de concretos poco trabajables ya que el

retirado de la mezcla no presenta mayores d if icultades. La mezc ladora inversa es

s imilar a la anterior pero el concreto es re tirado girando el tambor en sentido

contrario a l mezclado. La velocidad de descarga es lenta y el concreto es

susceptible de segregarse. La mezcladora de artesa no es mvil y t iene la forma de

una batidora domstica grande. Es ef ic iente cuando se trabaja con mezclas

cohesivas, poco f luidas.

Los concretos pre mezclados son aqullos cuya elaboracin se efecta en plantas

especiales y son distr ibuidos a travs de c amiones concreteros. Son de mejor

cal idad que los concretos mezclados a pie de obra pues el control de cal idad del

mezclado es ms r iguroso.

El t ie mpo mn imo de mezclado del concreto es funcin de la cantidad de mezcla a

preparar y del nmero de revo luciones de la mezcladora. Se mide a par tir del

instante en que todos los ingredientes estn en la mquina. Una especif icac in

usual es la de un minuto por 0.7 m3 (=1 ya rda") de concreto ms un cuarto de

minuto por cada 0.7 m3 adic ionales. S in embargo, el cdigo del ACI requiere un

tiempo mnimo de mezcla de un minuto y me dio (ACI -5 .8.3)

5.2 Transporte y Colocacin del concreto

El concreto debe transportarse de modo que se prevenga la segregacin y prdida

de materia les. Se emplean camiones concreteros, fa jas transportadoras, canaletas

metlicas, etc . Las fa jas y canaletas debern tener una pendiente que no favorezca

la segregacin o prdida del concreto para lo cual debern tener una inc l inacin

que vare entre 20" y 25". El concreto transportado por el las deber ser protegido

contra el secado. Los c amiones concreteros permiten trasladar el concreto a

lugares a lejados de la planta dosif icadora, s in embargo, la mezcla no debe

permanecer en l ms de una hora y media, a menos que se tomen provis iones

especiales. La colocacin debe efectuarse en forma continua mientras el concreto

se encuentra en estado p lstico, evitando la formacin de juntas fr as. Los

elementos monolt icos se colocarn en capas horizonta les que no exce dan los 50




cm. de espesor y que sean capaces de ser unidas por vibracin. E l objetivo princ ipal

de este proceso es e vitar la segregacin para lo que se hace uso de mangueras,

chutes, etc . En la f igura 2 .1 se muestran algunos mtodos correctos e incorrectos

de colocacin y transporte del concreto.

El l lenado slo debe detenerse al l legar a una junta la cual se ubica de modo que

el concreto vaciado en dos etapas no reduzca la resistencia del e lemento. Estas

juntas deben ser indicadas por el proyectista y no i mprovisadas en obra. El cdigo

del ACI (ACI-6.4) indica que para reinic iar el vac iado, debe l impiarse la superf ic ie

del concreto endurecido, humedecerla y ret irar el agua en exceso. No se debe

hacer uso de lechada de cemento. Para garantizar la transmisin de fuerzas

cortantes se suele dejar rugosa la superf ic ie de contacto. En losas y v igas, las juntas

se suelen ub icar en el terc io central de la luz donde el momento de f lexin es

mximo y la fuerza cortante, mn ima. Vigas, losas, paneles y capiteles deben ser

vaciados s imultneamente, a menos que se e specif ique lo contrario y se tomen las

previs iones del caso. Estos e lementos horizontales no deben colarse hasta que el

concreto de las columnas y muros que los soportan haya fraguado.

La compactacin o vibrado del concreto consiste en el iminar el exceso de aire

atrapado en la mezcla, logrando una masa uniforme que se distr ibuya

adecuadamente en el encofrado y a lrededor del refuerzo. Este proceso tambin es

de suma importancia para conseguir un buen concreto. La compactacin puede

efectuarse manualmente mediante el chuceo o haciendo uso de v ibradores. Los

vibradores son de varios t ipos: in terno o de inmersin, externos y de superf ic ie.

Los primeros actan sumergidos en el concreto y son los ms efectivos por esta r

en contacto directo con el concreto fresco, transmitindole toda su energa. Los

vibradores externos se f i jan a la parte exterior del encofrado que est en contacto

con el concreto. No son tan efectivos como los primeros pues parte de su energa

es absorbida por el encofrado. Los vibradores de superf ic ie se usan para compactar

losas, pisos y pavimentos pues dejan de ser efectivos para profundidades mayores




a 30 cm. Pueden ser planchas o reglas v ibradoras. Las lt imas se apoyan en los

encofrados laterales y cuentan con vibradore s, generalmente cada 60 90 cm.

5.3 Curado del concreto

El curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el concreto hasta

que los espacios de cemento fresco, orig inalmente l lenos de agua sean

reemplazados por los producto s de la hidrata cin del cemento. El curado pretende

controlar el movimiento de temperatura y humedad hacia dentro y hacia fuera del

concreto. Busca, tambin, evitar la contraccin de fragua hasta que el concreto

alcance una resistencia mnima que le permit a soportar los esfuerzos inducidos por

sta.

La fa lta de curado del concreto reduce drsticamente su resistencia como se

muestra en la f igura 2.2. En el la , tambin se puede apreciar que a mayor t iempo

de curado, la resistencia a lcanzada por el concreto es ma yor. Como se puede

apreciar, esta etapa del proceso constructivo es decis iva para la obtencin de un

buen concreto.




Existen diversos mtodos de curado: curado con agua, con materia les sel lantes y

curado al vapor. El pr imero puede ser de cuatro tipos: por inmersin, haciendo uso

de rociadores, uti l izando coberturas hmeda s como yute y uti l izando tierra, arena

o aserr n sobre el concreto recin vaciado.

Los materia les sel lantes pueden ser pelculas de plstico, papel impermeable o

compuestos de curado. Estos l t imos son sustancias que al ser aplicadas sobre el

concreto forman una membrana que retiene la humedad. Generalmente, estn

provistos de pigmentos de modo que se pue da identif icar las superf ic ies que los

t ienen. Adems, permiten ref lejar los rayos solares. E l color desaparece

aproximadamente en una semana.

El curado al vapor t iene la gran ventaja que pe rmite ganar resistencia rpidamente.

Se uti l iza tanto para estructuras vaciadas e n obra como para las prefabricadas,

s iendo ms uti l i zado en las lt imas. El procedimiento consiste en someter a l

concreto a vapor a presiones normales o superiores, calor, humedad, etc . E l

concreto curado al vapor, deber tener una resistencia s imilar o superior a la de

un concreto curado convencionalmente (ACI -5.11.3.2) Los cambios de temperatura

no deben producirse bruscamente pues s ino, ocasionan que el concreto se

resquebraje.

Es dif c i l determinar el t iempo de curado necesario, pero el ACI especif ica un

mnimo de s iete das para cemento Portland normal (ACI -5.11.1) . S i se usa

cementos de fraguado lento , este periodo de be incrementarse, mientras que s i se

usa cementos de fragua rpida, puede disminuirse pero nunca a menos de tres d as

(ACI-5.11.2) . En caso de concretos de alta resistencia, e l curado debe in ic iarse a

edad temprana para conseguir resultados satisfactorios.

Los concretos curados al vapor pueden reducir e l periodo de curado a la dcima

parte. En general, e l proceso no se suspender hasta que se haya alcanzado el 70%

de la resistencia a la compresin en las probetas curadas bajo las mismas

condic iones que el concreto vaciado en obra




6. RESISTENCIA DEL CONCRETO.

La resistencia del concreto es def inida como el mximo esfuerzo que puede ser

soportado por dicho materia l s in romperse, Dado que el concreto est destinado

principalmente a tomar esfuerzos de compresin, es la medida de su resistencia a

dichos esfuerzos la que se uti l i za como ndic e de su cal idad.

La resistencia es considerada como una de las ms importantes propiedades del

concreto endurecido, s ie ndo la que generalmente se emplea para la aceptacin o

rechazo del mismo. Pero el ingeniero diseador de la mezcla debe recordar que

otras propiedades, ta les como durabil ida d, permeabil idad, o resistencia a l

desgaste pueden ser tanto o ms importante s que la resistencia, dependiendo de

las caractersticas y ubicacin de la obra.

De acuerdo a la teora de Abrams, para un conjunto dado de materia les y

condic iones, la resistencia del concreto esta princ ipalmente determinada por la

cantidad neta de agua emplead a por unidad de cemento. Esta agua neta excluye

aquella absorbida por los agregados. Asi, de acuerdo a la escuela de Abrams, el

factor que inf luye determinante mente sobre la resistencia conforme dicha re lac in

se hace menor.

Posteriormente e l norteamericano G ilke y, apoyndose en sus propias

observaciones y en los trabajos de Walker, B loem y Gaynor , ah demostrado que

la resistencia del concreto es funcin de cuatro factores:

Relacin agua cemento.

Relacin cemento - agregado.

Granulometra, perf i l , te xtura superf ic ia l , resistencia y dureza del agregado.

Tamao mximo del agregado.

Esta teor a que a la fecha tiene vigencia y que mantiene el concepto de la relac in

agua cemento enunciada por abrams en 1918, h a s ido complementado por

Powers a l enunciar su teora de la relac in gel espacio y su inf luencia en la




resistencia; asi como las teoras posteriores sobre la resistencia por adherencia

pasta agregado y su importancia en la resis tencia f inal del concreto.

6.1 Resistencia del concreto ante sol icitaciones uniaxilaes

Resistenc ia del concreto a la compresin

Este parmetro es obtenido a travs del ensayo de un ci l indro estndar de 6"

(15 cm) de dimetro y 12" (30 cm) de altura. El espcimen debe permanecer en

el molde 24 horas despus del vaciado y poster iormente debe ser curado bajo

agua hasta el momento del ensayo. El procedimiento estndar requiere que la

probeta tenga 28 das de vida para ser ensayada, sin embargo este periodo

puede alterarse s i se especifi ca. Durante la prueba, el ci l indro es cargado a un

r itmo uniforme de 2.45 kg/cm2/s. La resistencia a la compresin ( f'c) se define

como el promedio de la resistencia de, como mnimo, dos probetas tomadas de

la misma muestra probadas a los 28 das . El proce dimiento se descr ibe en

detal le en las normas ASTM -C-192M-95 y C-39-96.

Para concreto estructural f'c 2 175 Kg/cm2, la resistencia terica a la

compresin es f'c, s in embargo los ci l indros de prueba no deben romperse a f'c

s ino a una resistencia mayor l lam ada f', , que depende de la desviacin estndar

del nmero de pruebas real izadas.

a. Cuando no hay informacin:

Slo para concretos de f'c 5 350 Kg/cm2 f ' , , = f'c + 85 Kg/cm2

Para f'c > 350 Kg/cm2 es obl igatorio hacer pruebas

b. Cuando hay menos de 15 pruebas:

Para concretos de f'c 2 210 Kg/cm2 f ' , , = f 'c + 70 Kg/cm2

Para concretos 210 < f'c < 350 Kg/cm2 f ' , , = f 'c + 85 Kg/cm2

Para concretos de f'c > 350 Kg/cm2 f ' , = l . l f 'c + 50

Kg/cm2




c. Cuando hay ms de 15 pruebas pero menos de 30 el factor de la

desviacin estndar se modificar como sigue:

15 pruebas: se mult iplica por 1 . l6

20 pruebas: se mult iplica por 1.08

25 pruebas: se mult iplica por 1.03

30 pruebas o ms: se mult iplica por 1.00

La desviacin estndar se calcula por:

Donde xi = Resistencia individual de una prueba de 2 ci l indros

X = Promedio de n pruebas

n = nmero de pruebas consecutivas

d. Cuando hay ms de 30 pruebas:

Para f ' 5 3 5 0 Kg/m2 f ' , 2 f'c + 1.34s (5-1 ACI)

f' , 2 fGC+ 2.33s-35 (5-2 ACI)

Para f'c > 350 Kg/m2 f ' , , 2 fGC+ 1.34s (5- 1 ACI)

f' , , 2 0.9f'c + 2.35s (5-3 ACI)

Ninguna prueba debe estar menor de 35 kg/m2 de f'c para concreto de f'c 5 350

kg/m2 ni menos de 0.1 f'c para concretos de ms de 350 kg/m2.

En ocasiones un perodo de 28 das para determinar la resistencia del concreto

puede resultar muy largo, por lo que se suele efectuar ensayos a los 7 das. La

relacin entre la resistencia obtenida a los 7 das y la resistencia a los 28 das,

es aproximadamente:

f' , = 0.67fYc,,




Empr icamente se puede tomar:

f' , , = f ' , + 8 \l f ' ,

En la s iguiente tabla se muestra la relacin entre la resistencia del concreto a

una determinada edad y su resistencia a los 28 das.

Relac in entre la res is tencia la compres in de l concreto en d i ferentes etapas y la res is tencia a

los 28 d as

Actualmente la norma ASTM -C-39-96 permite uti l izar los resultados de ensayos

a compresin de probetas no estndar siempre que se les apliquen factores de

correccin. La resistencia obtenida constituye una fraccin de la resistencia de

un ci l indro estndar. Los factores de correccin se muestran en la Tabla 2.4.

Factores de correcc in de res is tencia para d i ferentes re lac iones h/d (Tomado de la norma

ASTM- C- 39- 96)

Dnde: h: Altura de la probeta ensayada

d: Dimetro de la probeta ensayada

a: Factor de correccin de resistencia de la probeta ensayada

b: Razn entre las resistencias de la probeta ensayada y del c i l indro estndar

Los factores de correccin antes mencionados se aplican a concretos l igeros de

1600 a 1920 kgl m' y a concretos norm ales c on resistencia a la compresin entre

140 kglcm2 y 420 kg/cm2.

Del mismo modo, existen factores de correccin para las probetas que aun

teniendo la misma relac in hld que la probeta estndar, no tienen las dimensiones

de sta. Es tos se presentan en la Tabla 2.5.




E fecto de l tamao de l espcimen en la res is tencia del concreto .

En Inglaterra, Alemania y muchos otros pase s de Europa se usan probetas cbicas

para la determinacin de la resistencia del concreto. El mtodo de ensayo es

descrito en las BS. 188 1 : 1970 parte 3 y 4 (Re f. 28 y 21). El espcimen puede tener

15 20 cm de lado y debe permanecer en e l molde durante 24 horas. Luego de

este perodo es curado hasta ser ensayado. Las probetas se prueban,

generalmente, a los 3,7 .28 y hasta 90 das. La carga se aplica a esfuerzo constante

e igual a 155 kglcm21min . La re lac in entre las resistencias obtenidas a travs del

ensayo de c i l indros y cubos se presenta en la Tabla 2 .6 .

Relac in de la res is tencia de l c i l indro a la de l cubo.

Algunos de los factores que afectan la resis tencia a la compresin del concreto

son:

1. Relacin w/c: Es el factor que ms inf luye e n la resistencia del concreto y

constituye la razn entre el peso de l agua y el peso del cemento uti l izados

en la mezcla. S i w/c disrninuye, l a porosidad decrece consiguindose un

concreto denso, de buena calidad y a lta resistencia. Esta relac in no debe

ser menor que 0.25 pues sta es la cantidad mnima de agua necesaria para

la completa hidratacin del cemento. Mientras mayor es la relac in w/ c,

menor es la resistencia del concreto.




2. Tipo de cemento: De acuerdo a l t ipo de cemento, el desarrollo de la

resistencia a la compresin vara con el t iempo como se aprecia en la f igura

2.3 . S in embargo, puede observarse que despus de un c ierto t iempo, lo s

concretos elaborados con cementos diferentes a lcanzan aproximadamente

las mismas caractersticas.

Desarro l lo de la res is tencia a la compres in de l concreto en funcin de l t ipo de cemento .

3. Tipo de agregado: La probeta ensayada puede romperse a travs de la piedra

o en la interfase agregado -pasta. S i e l agregado es resistente, e l pr imer caso

no se presenta. En cambio, la fa l la en la inte rfase piedra -mortero depende

del grado de unin de ambos elementos. Este es funcin de la textura de su

superf ic ie, gradacin, tamao mximo, etc. En concretos de alta resistencia,

la resistencia del agregado juega un papel muy importante en la resistencia

del concreto.

4. Duracin del curado: Como se indic en la seccin 2.2 .3, la duracin del

curado inf luye en la resistencia del concreto.

Resistenc ia del concreto a la traccin

La resistencia del concreto a la tracc in es mucho menor que su resistencia a la

compresin constituyendo aproximadamente entre un 8% a 15 % de sta. Para la

determinacin de este parmetro no se suele usar ensayos directos debido a las

dif icultades que se presentan sobre todo por los efectos secundarios que generan

los disposit ivos de carga. Para estimarlo se ha diseado dos mtodos indirect os.




El primero, l lamado prueba brasi lera o sp lit- test consiste en cargar lateralmente el

c i l indro estndar, a lo largo de uno de sus dimetros hasta que se rompa. E l

procedimiento est espe cificado en la norma ASTM -C-496-96. En la figura 2.4 se

muestra los esfuerzos que se generan a 10 largo del dimetro cargado. La

resistencia a la tensin es igual a:

Dnde: fct: Resistencia a la traccin del concreto

P: Carga de rotura

h: Longitud del ci l indro

d: Dimetro del ci l indro

D is tr ibuc in de l es fuerzo hor izonta l en un c i l indro cargado sobre un ancho igua l a 111 2 de l

d imetro .




El valor de f c L osci la entre para concretos normales.

Generalmente se toma:

El segundo mtodo consiste en evaluar la resistencia a la traccin a travs de

pruebas de flexin. Pa ra este ensayo se usa una viga con seccin transversal

cuadrada de 6" (15 cm) de lado y una longitud igual a 70 cm, con apoyos en los

60 cm. centrales, la cual se carga en los tercios de la luz entre apoyos . La fa l la se

produce entre los puntos de aplicac i n de las cargas. FI parmetro obten ido recibe

el nombre de mdulo de ruptura y es igual a:

Dnde: fr : Mdulo de ruptura.

M: Momento f lector en la seccin de fa l la .

c : Distancia del eje neutro al extremo de la seccion.

S: Mdulo de seccin de la viga.

b: Ancho de la seccin rectangular.

h: Peralte de la seccin rectangular.

El cdigo del ACI sugiere para este parmetro los s iguientes valores (ACI -9.5 .2 .3):

Los resultados de ambas pruebas se han relac ionado y se ha determinado que el

mdulo de ruptura, fr , es igual a 1.25 a 1 S0 veces la resistencia a la tracc in del

concreto, f c l En general, para el diseo, la resistencia a la tracc in del concreto es

despreciada, excepto en el diseo de algunas estructuras de concreto s imple, como

c imientos o zapatas s in armar.




6.2 Resistencia del concreto al esfuerzo cortante

El esfuerzo cortante es una solic itac in que se presenta individualmente en casos

muy excepcionales y la ma yor de las veces acta en combinacin con esfuerzos

normales. La resistencia a l corte es dif c i l de evaluar pues no se puede ais lar este

esfuerzo de la tensin diagonal.

En el laboratorio , se han obtenido resistencias que varan de 0.2f 'c a 0.85f 'c (Ref.

27). Este rango tan a mplio es exp licable dada la d if icultad que se t iene para ais lar

esta solic itac in de otras, en los ensayos uti l izados para su determinacin . En el

diseo, los esfuerzos cortantes se l imitan a valores bajos a f in de evitar fa l las por

tensin diagonal. Este concepto se explicar con ms detal le en otros trabajos

relac ionados.

6.3 Resistencia del concreto ante sol icitaciones biaxiales y

triaxiales

Kupfer, Hilsdorf y Rsck han efectuado ensayos en especmenes de concreto

sometidos a esfuerzos en dos d irecciones perpendiculares. Los resultados de estos

experimentos se muestran en la f igura 2 .5. C omo se puede apreciar la resistencia

a la compresin biaxia l puede ser hasta 27% mayor que la resistencia uniaxia l .

Adems, s i ambas cargas son de igual magnitud la resis tencia se puede incrementar

en aproximadamente 16%. La resistencia a la tracc in biaxia l prcticamente no

dif iere de la resistencia a la tracc in uniaxia l, s in embarg o, cargas de traccin y

compresin combinadas t ienden a d isminu ir tanto la resistencia a la compresin

como a la tracc in.




Aunque no ex iste en la actualidad una teora que exp lique el comporta miento del

concreto sometido a compresin tr iaxia l , se han efe ctuado ensayos de probetas

sumergidas en f luidos, los cuales ejercen presiones laterales sobre el las. Richart,

Brandtzaeg y Brown encontraron la s iguiente relac in empr ica para la compresin

axia l del espcimen confinado:

Dnde: f ' cc: Resistencia a la compresin axia l del espcimen

confinado

fc : Resistencia a la compresin uniaxia l del espcimen no confinado

f l : Presin de confinamiento lateral

El coefic iente correspondiente a la presin de confinamiento lateral en la

expresin (2-5) ha s ido discutido por investigadores como Balmer el cual ha

encontrado un valor promedio de 5.6 en lugar de 4.1.




7. VARIACIN EN EL VOLUMEN DEL CONCRETO

El volumen del concreto var a pr incipalmente por tres causas: por

contraccin de fragua, deformacin plstica o creep y cambio de

temperatura .

7.1 VARIACIN DE VOLUMEN POR CONTRACCIN DE FRAGUA

El agua que s ele agrega al concreto es casi el doble d e la necesaria para

hidratar el cemento, pero se agrega para mejorara la trabajabil idad del

concreto. Despus del curado el agua en exceso comienza a evaporar .

La contraccin de fragua se debe a la perdida de humedad durante el

endurecimiento y secado del concreto, si este puede deformarse

l ibremente, disminuye su volumen. Pero si contiene armadura o esta f i jo

en alguno de sus extremos se fisura, los concreto vaciados bajo agua

estn constantemente en un medio hmedo por lo cual no presentan

este fenmeno.

A la contraccin original por perdida de agua se suma la debera al

enfriamiento del concreto del concreto despus de la fragua, pues como

se sabe, este proceso es exotrmico, estos cambios de temperatur a

afectan tambin el volumen del concreto. Adems de la contraccin por

secado, existe otro tipo de contraccin, se trata de la contraccin por

carbonatacin. Bajo condiciones especiales, este puede l legar a igualar

la magnitud de las deformaciones por sec ado.




a. Factores Que Afectan La Contraccin Del Concreto

Relacin agua/cemento: a mayor relacin mayor agua disponible

para ser evaporado y por lo tanto mayor posibil idad de

contraccin.

Relacin volumen/superficie: el agua evapora a travs de la

superficie y por lo tanto mientras esta sea mayor, las

deformaciones por contraccin se incrementaran.

Humedad del ambiente: el agua evapora por la diferencia de

humedad entre dos medios. Si el medio ambiente es hmedo,

entonces la evaporacin ser menor.

Porcentaje de refuerzo: el refuerzo restringe la contraccin del

concreto. a mas refuerzo origina pequea contraccin con la

aparicin de gran numero de grietas.

Tipo de cemento: los cementos de fragua rpida y los de bajo

calor de hidratacin generan concretos con m ayor tendencia a

la contraccin.

Agregados: los agregados restringen la contraccin, los ms

speros y con elevado modulo de elasticidad son los que mas la

l imitan, si el agregado es pequeo la contraccin aumente.

Aditivos: el cloruro de calc io y las puzo lanas aumentan la

contraccin, existen aditivos que expanden el concreto.

Cantidad de cemento: la mescla mas rica contrae ms que las

pobres.

Tamao de la pieza del concreto: la contraccin disminuye con

el aumento del volumen del elemento del concreto.




Las deformaciones unitarias f inales debidas a la contraccin de fragua

varan entre 200106 y 700106. Generalmente se toma un promedio

de 400106. En las dos primeras semanas se desarrolla del 15% a 30%

de la deformacin total; en el primer mes del 40% al 80% y en un ao,

del 70% al 85%. En la f igura se muestra la deformacin por f ragua en el

tiempo.

b. Para Reducir La Contraccin De Fragua En El Concreto Es Conveniente

Reducir el contenido de agua de la mezcla .

Usar agregados no porosos.

Curar bien el concreto.

Usar juntas de contraccin y construccin en la estructura.

Proveer refuerzo adicional, l lamado de contraccin, para l imitar

el ancho de las grietas

La contraccin es un proceso que puede revertirse sumergiendo el

concreto en agua, pero no es totalmente reversible .




7.2 DEFORMACIN PLSTICA O CREEP.

En la f igura se muestra una grafica deformacin VS t iempo de una

muestra sometida temporalmente a la accin de una carga.

Inmediatamente despus que esta es aplicada se produce una

deformacin elstica que se mantiene mientras la carga acta y una

deformacin plstica o creep que se incrementa con el tiempo. Al reti rar

la carga, la muestra presenta instantneamente, una recuperacin

elstica de la deformacin. Esta sin embargo no iguala l a deformacin

elstica inicial. As mismo se produce una recuperacin plstica, la cual

despus de u cierto per iodo de tiempo se estabil iza, mantenindose una

deformacin permanente en la muestra.




La deformacin plstica se debe a la disminucin del espesor de la capa

de agua que rodea las pelcu las de los compuestos de la hidratacin del

concreto. Estas se acercan y con el tiempo algunas se unen. Si la carga

se reti ra parte de la deformacin se recupera per9o la unin de algunas

de las pel culas ocasiona que se presenten deformacin permanentes.

La deformacin plstica es de una a tres veces la deformacin

instantnea elstica. El fenmeno de creep incrementa las deflexiones

en el tiempo y ocasiones d istribucin de esfuerzos en la estructura

a. Factores que afectan este proceso:

Nivel de esfuerzo a que esta sometido el concreto, ya que la

deformacin es proporcional al esfuerzo.

Duracin de la carga, mientras la carga se mantiene ms tiempo,

el efecto del creep es mayor, las cargas permanentes producen

mayor de formacin que las cargas vivas.

Resistencia y edad a la cual se aplica la carga, si el concreto es

cargado a edad avanzada la deformacin es menor.

Condiciones ambientales, a mayor humedad del medio ambiente,

menor deformacin plstica. Con una humedad de 50% la

deformacin es e l doble que con una humedad de 100%.

Velocidad de carga, mientras mas rpido se aplique, mas se

deforma el concreto.

Cantidad y distr ibucin del refuerzo. Pues esta restringe las

deformaciones.

Tipo fisura y contenido de cemento, ya que el cemente presenta

deformaciones plsticas que son, aprox imadamente quince veces

mayor que las del concreto.




Relacin W/C, a mayor cantidad de agua mayor efecto de creep.

Tipo y gradacin de agregado, mientras ms denso sea el concreto

el creep ser menos cr tico.

Temperatura, se ha demostrado que durante incendios el

concreto acenta su deformacin plstica.

La magnitud de la deformacin por creep puede variar de 2.86104a

28.57104 por Kg/cm2 por unidad de longitud en promedio se puede

tomar valores entre 1104 a 1.5104. En pruebas efectuadas a lo largo de

20 aos, se ha comprobado que en dos semanas se alcanzo de l 18% a

35% de la deformacin total restringida . En 3 meses del 30% al 70% y en

un ao, del 64% al 83% la deformacin con el tiempo puede l legar a 2.5

a 3 veces la deformacin inic ial.

7.3 VARIACIN DE VOLUMEN POR TEMPERATURA.

El concreto se expande con incremento de temperatura y se contrae con

su disminucin. El coeficiente de dilatacin trmico vara con la calidad

del concreto y con su edad. Su valor os ci la entre 9.2106/ 12106/

para temperaturas entre -15C y +50C promedio se recomienda

11106/.




8. INCIDENCIA DEL CONCRETO ARMADO EN CERRO DE

PASCO

En la ciudad de Cerro de Pasco es muy difundido el uso de concreto

armando en la construccin y en muchos delos casos se uti l izan aditivos

principalmente incorporado res de aire. A continuacin describ iremos

algunas obras en Pasco y tambin su elaboracin a p ie de obra como en

planta dosif icadora.

8.1 OBRAS DE CONCRETO ARMANDO EN PASCO

Obra: Construccin Del Nuevo Palacio Del Gobierno Regional De Pasco

Vigas y losa de concreto armado elaborado en la planta concretera

Covizamix




El suelo bajo la construccin contena abundante sulfato y como

sabemos ataca directamente al concreto es por ello que se ut i l izo

cemento tipo 5 parar las cimientos.

Obra: Centro De Discapacitados Yanacancha

Solado hecho de concreto simple, ref uerzos de acero para la columna

posteriormente se colocara el concreto para la zapata.




Viga y columna Concreto Armado con revestimiento.

8.2 PLANTA DOSIFICADORA

La planta Covizamix es una planta dedicada la comercializacin de

concreto premezclado, este t ipo de concreto es elaborado por

dosif icacin por peso con los materiales conocidos como agregado

cemento agua y aditivos.




Agregados y balanza, el agregado es cargado con una retroexcavadora

y luego lo vierte sobre la balanza.

El cemento es colocado en la balanza y el agua es bombeada hacia la

faja.

El agregado, agua y cemento se ingresa al Mixer mediante la faja

transportadora una vez dentro este se encarga de mesclar.




BIBLIOGRAFA

DISE O DE E STRUCTURAS DE CONCRE TO ARMADO. TEO DO RO E . H ARSEM

APUNTE S DE L CURSO CONCRE TO ARMADO I . GIANFRA NCO O TAZ Z I PAS INO .

DISE O DE MEZ CLAS. E NRIQUE RIVVA LO PE Z

TOPICOS DE TE CNOLOGA DE CONCRE TO. E NRIQUE PASQUE L CARBAJAL .

NTP

concreto armado

Documents

Transcript of concreto armado