Informe Nº2 LEMNº1 Ensayos Mecanicos

1. CONCEPTOS BÁSICOS

1.1. El concreto El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. (Steven, 1992) 1.2. Componentes del concreto

a. Cemento

Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

b. Agua

Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes.

c. Agregados

Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida.

d. Aditivos

Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción. (Jaime, 1997)

1.3. Propiedades del concreto

Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: Trabajabilidad, cohesividad, resistencia y durabilidad. (IMCYC, 2004).

Tecnología de los materiales Página 1

Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura específica, resulta económico utilizar un concreto que tenga las características exactas necesarias, aunque esté débil en otras. a. Trabajabilidad

Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca pérdida de la homogeneidad (IMCYC, 2004). b. Durabilidad

El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, acción de productos químicos y desgastes, a los cuales estará sometido en el servicio. c. Impermeabilidad

Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. d. Resistencia

Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad. (Frederick, 1992)

1.4 Estados del concreto

a. Estado fresco

Al principio el concreto parece una “masa”. Es blando y puede ser trabajado o moldeado en diferentes formas. Y así se conserva durante la colocación y la compactación. Las propiedades más importantes del concreto fresco son la trabajabilidad y la cohesividad.

b. Estado fraguado

Después, el concreto empieza a ponerse rígido. Cuando ya no está blando, se conoce como fraguado del concreto El fraguado tiene lugar después de la compactación y durante el acabado.

c. Estado endurecido

Después de que concreto ha fraguado empieza a ganar resistencia y se endurece. Las propiedades del concreto endurecido son resistencia y durabilidad.


2. LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

En el laboratorio se realizó tres tipos de ensayos, ensayo de compresión (diametral y flexión) para así saber que carga puede soportar las muestras (prisma y probeta de concreto).

Para estos experimentos se utilizó una serie de herramientas y son las siguientes:

2.1 Equipos para los ensayos

Se usaron equipos de alta precisión para los cuales fuimos guiados por un técnico para efectuar los ensayos.

a. Prensa de compresión marca Orión.

La prensa de compresión (Fig. 1) ha sido desarrollada tanto para ensayos de laboratorio como en el campo. Este diseño compacto y consistente en un marco de carga de 100 TN, una bomba hidráulica eléctrico de dos velocidades (para acercamiento y trabajo) y el sistema de lectura digital. El equipo incorpora una protección de sobrecarga para la seguridad del operario y del aparato.

La unidad se suministra con platina estándar para ensayos de probeta de 152mm x 305mm (6” x 12”) utilizado bien sea el método de compuestos de frenado o almohadillas de neopreno.

Especificaciones:

- Número de serie: 10020307.- Modelo: PL-01, tipo cono.- Capacidad: 100 toneladas, pero se recomienda usarlo hasta 70 toneladas.- Año de fabricación: 2010.- Marco: Placa superior e inferior en acero, con cuatro columnas de acero, roscadas y

soldadas en su sitio.- Rejilla: Rejilla de seguridad al momento de ejecutar el ensayo.- Pistón: De 155mm (6/18”) diámetro; carrera de 76mm (3”).- Apertura inicial: 318mm (12 ¼”).- Apertura horizontal: 229mm (9”) entre columnas.- Bomba: Bomba hidráulica eléctrico de dos velocidades.- Pantalla. Marca MMC salida digital programable.- Transductor: AEP Transducer.- Voltaje: 220V.- Precisión: Calibrado en planta con una precisión de lectura del -1% ó +1%.


Fig. 1 Prensa de compresión marca Orión.

b. Prensa de flexión marca Orión.

Prensa de flexión manual de dos émbolos para concreto (Fig. 2).

Especificaciones:

- Capacidad: 5 toneladas, pero se recomienda usar hasta 4 toneladas.- Año de fabricación: 2010.- Controles: válvula de compresión de flujo con compensación de presión, montada

en la bomba, con palanca de control de 4 posiciones y válvula de flujo ajustable. Interruptor de arranque/parada de la bomba

Fig. 2 prensa de flexión manual

c. Almohadillas de neopreno: Sirve para dar una compresión uniforme, ya que la superficie del testigo no es uniforme (ver Fig.3).


d. Cinta métrica: Para medir las dimensiones del prisma cilíndrico de concreto y el largo del testigo o probeta cilíndrica (ver Fig.4).

d. Vernier: Esta herramienta está diseñada para medir en mm y en pulgadas (ver Fig.5).

e. Probeta cilíndrica: Esta probeta cilíndrica diseñado en laboratorio (ver Fig.4).

f. Prisma cilíndrico de concreto: Este prisma diseñado en laboratorio (ver Fig.5).

g. Balanza: Esta balanza tiene una capacidad de 30kg. Con aproximación de 1gr Esta (ver Fig.6)

Fig.3 Almohadilla de Neopreno Fig.4 Prisma cilíndrico y cinta métrica

Fig.5 Prisma cilíndrico y Vernier Fig.6 Balanza

3. ENSAYO DE COMPRESIÓN EN PROBETA CILÍNDRICA

Este método de ensayo es usado para determinar la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos preparados y curados de manera estándar.

La interpretación de resultados es delicada debido a que la resistencia no es una propiedad característica o intrínseca del concreto realizado con materiales proporcionados, sino depende de muchos factores como tamaño y forma de la muestra, la mezcla, el procedimiento de batido, los métodos de muestreo, el moldeado y fabricación. Además de


la edad, temperatura, y condiciones de curado de la muestra.

Los resultados de este método son usados como base para un control de calidad de la proporción, mezclado, y colocación del concreto; determinación de la conformidad de las especificaciones y control para evaluar la efectividad de las adiciones.

3.1. Procedimiento

Medir el diámetro con la cinta métrica y la altura de la probeta cilíndrica con el vernier

Colocar la probeta sobre el bloque las almohadillas de neopreno y centrar en la prensa y cerrar la rejilla (ver Fig.7).

Aplicar la carga en forma continua y constante hasta su rotura (ver Fig.8). Anotar la carga máxima y el tipo de rotura.

Fig.7 Fig.8

Datos de la probeta cilíndrica:

H = 30.00cm

D = 15.09cm

P = 13133g

Area = πxD2/4

Área = (3.1416)(15.09)2 /4


Área = 178.84 cm2.

3.2. Cálculos

Tomadas las lecturas, pasamos hacer los cálculos

Resistencia de compresión:

Carga= 52668 kg = 1.0053*(52668)+16.9=52963 kg.

Esfuerzo = Carga kg

Área cm2

Esfuerzo = 52963 kg = 296 kg/cm2.

178.84 cm2

F´c=210 kg/cm2----------->28 días (dato dado en laboratorio)

% de resistencia = Esfuerzo

Diseño

% de resistencia= 296 kg/cm2 x100 = 141%.

210 kg/cm2

Aquí venos como la probeta cilíndrica soporta en un 41% más de lo estipulado.

4. ENSAYO DE COMPRESIÓN DIAMETRAL LATERAL

4.1. Procedimiento

Medir el diámetro y la altura de la probeta cilíndrica con el vernier Colocar la probeta sobre el bloque en forma diametral y centrar en la prensa (ver

Fig. 9). Aplicar la carga en forma continua y constante (ver Fig. 10). Anotar la carga máxima, el tipo de rotura y además toda observación relacionada

con el aspecto del concreto.


Fig. 9 Fig. 10

P = 8068 kg

D =15.0cm

L =15.7cm

4.2. Cálculos

Carga = 1.00053 (8068) + 7.233 = 8148kg

Compresión = 2 = 2(8148) = 22kg/cm2

Diametral πxD2L (3.1415) (15.0) (15.7)

5. ENSAYO DE FLEXIÓN EN PRISMA DE CONCRETO

5.1. Procedimiento

El ensayo se realizó con la muestra bien centrada apoyándose en cada tercio del bloque (ver Fig.11).

Aplicar una carga a una velocidad que incremente constantemente la resistencia del bloque hasta su rotura (ver Fig.12).

Determinar el ancho, altura y ubicar la line a de fractura del bloque.


Fig. 11 Fig.12

L = 45.8cm

H = 15cm

P = 3057.1 kg

4.2. Cálculos

Carga = 1.009(3057.1) + 7.233 = 3067.1 kg.

Modulo de = PxL = (3067.1)(45.8) = 41.62kg/cm2

Rotura BxH2 15x 152

CONCLUSIONES

Las pruebas hechas en laboratorio nos ha servido a conocer las propiedades mecánicas y así saber las especificaciones técnicas (NTP 339.034:1999 y NTP 339.037:2003) que apuntan a este tipo de experimentos.

Aprendimos a cómo usar apropiadamente las prensas hidráulicas así como las fórmulas matemáticas para cada tipo de ensayo.


BIBLIOGRAFIA

NTP 339.034:1999 HORMIGON. Método de ensayo para el esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de concreto. 2a. ed.

NTP 339.037:2003 HORMIGON (CONCRETO). Práctica normalizada para el refrentado de testigos cilíndricos de hormigón (concreto) ASTM C39/C39M-01 Standard Test Method for Compressive Strength of

Cylindrical Concrete Specimens ASTM C617-98 Standard Practice for Capping Cylindrical Concrete Specimens. Frederick S. Merrit, Manual del ingeniero civil, McGraw- Hill, Tercera edición

1992, p. 8-2, 8-3.

Ing. Jaime Gómez Lurado Sarria, Tecnología y Propiedades, Instituto del Concreto ASOCRETO, 1ra. edición 1997. p 13-14.

Steven H. Kosmatka y William C. Panarese, Diseño y control de mezclas de concreto, Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C. primera edición 1992, p. 1.

IMCYC (Conceptos básicos del concreto), Diciembre 2004.

Manual Orión.


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