Laboratorio de Mecnica de Slidos II

Clave Semestre Carreras en las que se imparte

243 4 Civil

Duracin del Curso

Semanas Efectivas Horas de Teora Horas de Prctica Total Crditos

17 2 hr/semana 34 9

Prerrequisitos

Asignatura Clave

Mecnica de Slidos I

1. Nombre de las prcticas

Comportamiento mecnico de elementos estructurales fabricados con materiales no-homogneos

2. Objetivo

Validar experimentalmente el comportamiento mecnico de elementos estructurales diseados y

fabricados con materiales no-homogneos, por medio de ensayes sobre especmenes de prueba bajo

diferentes condiciones de carga.

3. Marco Terico

- Teora de diseo de concreto reforzado (ACI 318, NTCDF, etc.)

- Teora de diseo de mezclas de concreto (ACI 211, etc.)

- Teora de diseo de madera y materiales compuestos (NTCDF, etc.)

- Normas ASTM y NMX para ensayo de materiales.

- Bibliografa sobre materiales compuestos, etc.

4. Equipo y Materiales

- Agregados gruesos (grava) y finos (arena), cemento portland, agua, aditivos, varillas de acero, estribos de acero, cinchos de acero, fibras de refuerzo, madera, tepetate, caoln, yeso,

fibra natural, etc.

- Equipo del laboratorio de suelos y materiales de la FI, UAQ.

5. Metodologa

Las actividades del laboratorio se dividen en tres etapas. En la primera, se requiere que el alumno

seleccione y caractericen los materiales que utilizar en la fabricacin de los especmenes de

prueba. Para los especmenes de concreto reforzado es deseable que caracterice sus agregados

(arena, grava, etc.) y disee las mezclas de concretos de acuerdo al cdigo ACI 211. En caso de que

sean incluidos otros materiales no homogneos (madera, bamb, fibras, etc.) o materiales diferentes

a los tradicionales, sera adecuado obtener tambin sus caractersticas mecnicas.

En la segunda etapa el alumno necesita determinar los diseos estructurales de los especmenes a

ensayar y el proceso de construccin para fabricarlos. En la tercera etapa el alumno debe de fabricar

los especmenes y planear los ensayos, para lo cual deber de determinar las variables a medir y

tener listo los equipos para las mediciones.

Con el fin de evidenciar la importancia de un curado deficiente y la degradacin del concreto

reforzado con agentes qumicos, es deseable que el alumno ensaye especmenes de elementos

estructurales de concreto reforzado con curado deficiente y degradados con sulfatos u otro agente

qumico. Esto con el fin de evidenciar la reduccin en la resistencia y condiciones de servicio de

elementos degradados o mal elaborados.

Como punto de comparacin, otro aspecto importante a tratar se centra en la utilizacin de refuerzo

no convencional en elementos de concreto reforzado, para lo cual se podran utilizar varillas de

refuerzo diferentes al acero o combinar tipos de refuerzo. La intencin es evidenciar y comparar los

comportamientos estructurales con materiales no tradicionales. En relacin a ensayos con elementos

de madera, se tiene como propsito conocer el comportamiento de un material no homogneo

diferente al concreto reforzado. Para tal efecto se recomienda elaborar elementos de madera simples

o compuestos (reforzados) con acero u otro material de refuerzo, para evidenciar el comportamiento

de vigas bajo esforzadas y sobre esforzadas. Enseguida se mencionan detalles especficos de las

actividades.

a. Caracterizacin de materiales y Diseo de mezclas de concreto

Caracterizacin de agregados u otros materiales no convencionales.

Diseo de mezcla de concreto para fabricacin de elementos estructurales de concreto reforzado.

Obtencin de las propiedades mecnicas de los materiales.

Concreto simple y/o Concreto simple degradado y/o con curado deficiente: resistencia a la compresin y tensin, deformacin, y mdulo de elasticidad, mdulo

a la ruptura en vigas de concreto simple.

Madera: propiedades mecnicas en direccin paralela y perpendicular a la fibra bajo cargas de compresin, tensin, flexin, y cortante.

Acero: resistencia a la tensin, deformacin, y mdulo de elasticidad.

Material de refuerzo no tradicional (materiales compuestos fibro-reforzados): propiedades mecnicas bajo cargas de compresin, tensin, flexin y cortante.

Morteros en base de caoln-puzolana-tepetate-suelo: Resistencia a la compresin y flexin.

b. Diseo, elaboracin y ensaye de especmenes de prueba

Diseo estructural de vigas, columnas, vigas de madera simple y compuesta, etc.

Diseo de material compuesto fibro-reforzado

Elaboracin de cimbras y habilitado de acero u otro tipo de refuerzo

Elaboracin y ensaye de vigas de concreto reforzado con varillas de acero: Balanceadas, sub-reforzadas, sobre-reforzadas.

Elaboracin y ensaye de especmenes de concreto reforzado para ensayos de flexo-compresin (ver captulo 6 del libro de Gonzlez Cuevas).

Elaboracin y ensaye de vigas de madera simple y reforzada: Balanceadas, sub-reforzadas, sobre-reforzadas.

Elaboracin y ensaye de columnas de concreto reforzado: a) 1 columna corta de 50 cm y 1 columna larga de 1.0 m reforzadas con estribos, b) 1 columna corta de 50 cm y 1 columna

larga de 1.0 m reforzadas con cinchos.

Elaboracin y ensaye de vigas para ensayes de torsin.

Elaboracin y ensaye de vigas de concreto reforzado y/o de madera con materiales de refuerzo no convencional: Balanceadas, sub-reforzadas, sobre-reforzadas.

6. Resultados y Discusiones

La seccin de resultados y discusiones consistir en recabar toda la informacin necesaria para

evidenciar el comportamiento de los especmenes ensayados en base de las variables medidas y

calculadas. Se sugiere tomar en consideracin los siguientes datos a recabar.

- Cargas de ruptura, resistencia, deformaciones, anchos de grietas, deflexiones en diferentes puntos de los especmenes elaborados.

- Curvas del comportamiento de elementos estructurales diseados y ensayados. - Relacin de las propiedades mecnicas de los constituyentes con el comportamiento del

elemento estructural.

7. Contenido del Reporte

El reporte a entregar contendr la siguiente informacin:

- Ttulo - Resumen - Objetivo - Introduccin - Marco terico - Procedimiento de ensayo - Resultados y discusiones

- Datos de la caracterizacin de los materiales utilizados, - Diseo de mezclas de concreto, - Diseo de mezclas de aglutinante en base de caoln, yeso, tepetate, suelo, cal, fibras,

etc.

- Diseo estructural de prototipos de prueba, - Tablas de datos y grficas de los resultados de los ensayos,

- Conclusiones - Bibliografa

8. Bibliografa

ACI 318-05 and ACI 318R-05. 2005. Building code requirements for structural concrete and commentary. American Concrete Institute (ACI), Farmington Hills, Mich.

NTCM-2004 (2004). Normas Tcnicas Complementarias para Diseo y Construccin de

Estructuras de Mampostera, Gaceta Oficial del Distrito Federal, octubre.

ACI 211.1 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass

Concrete.

Gonzlez Cuevas O.M. y Fernndez Villegas F.R. Aspectos fundamentales del concreto reforzado.

Edit. Limusa tercera Edicin.

Nilson A.H, Darwin D. y Dolan C.W. Design of concrete structures. Edit. Mc. Graw Hill. 13

edition.