UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

1. Información General.

1.1 Título: Manual para la evaluación y aceptación del Hormigón colocado en

sitio.

1.2 Autor: Alexis Y. López Q.

1.3 Docente Tutor: Ing. Marlon Valarezo

2. Objetivos.

Evaluar experimentalmente las condiciones de una estructura de hormigón

para su aceptación mediante la extracción de núcleos y esclerometría.

Determinar la Resistencia del hormigón, de una parte determinada o de

toda una estructura.

Presentar un informe Técnico con los resultados de las condiciones que dio

la estructura de Hormigón.

3. Introducción.

Para poder identificar y caracterizar los defectos y daños (tipo y magnitud); así

como delimitar su localización y cantidad en una estructura, debe entonces

acudirse a la Evaluación del hormigón, esta etapa constituye el fundamento para

acertar en la rehabilitación, un diagnostico apropiado garantiza el éxito de los

procesos de intraversión en la estructura , una misma manifestación de daño puede

asociarse a razones diferentes debido a la naturaleza de las mismas, la inapropiada

interpretación del funcionamiento estructural puede llevar a un equivocado

diagnóstico y por lo mismo, a unos inadecuados procesos de intervención, lo mismo

sucede si el profesional que diagnostica no está debidamente capacitado.

Mediante el Análisis y la Observación se puede llegar a determinar las causas de

daño de una estructura, que son muy difíciles de determinar cuándo es el producto

de una combinación de circunstancias.

De manera sistemática y ordenada, se tiene que desarrollar una serie de pasos

secuenciales, para llevar a cabo una investigación que permita elaborar un

diagnóstico (con sus causas), de modo que éste a su vez permita emitir un

pronóstico del comportamiento de la estructura, bajo las condiciones de servicio

esperadas hacia el futuro.

4. DESARROLLO

4.1 PRUEBAS DE ESCLEROMETRÍA

El ensayo se basa en los efectos del golpe de un martillo de acero sobre la

estructura de concreto, relaciona la cantidad predeterminada de energía con la

que golpea la superficie de la estructura y la distancia de los rebotes.

Esclerometría, IMCYC, México

SELECCIÓN DE LA SUPERFICIE DE PRUEBA

Superficie con espesor ≥ 100mm

Zona de ensayo aproximadamente de 300mm x 300mm

Superficie lisa y sin recubrir (enlucir ni pintar), evitar áreas con alta porosidad.

PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE DE PRUEBA

Se debe eliminar pintura, polvo o cualquier elemento no propio del concreto

que pueda afectar al índice de rebote.

Si la superficie tiene irregularidades por astillas de madera mal cepilladas por

ejemplo; la superficie debe ser pulida.

Si la estructura presenta alguna capa carbonatada; es necesario que sea

quitada, puesto que la carbonatación aumenta la resistencia.

PROCEDIMIENTO CON EL ESCLERÓMETRO

1. Se coloca el esclerómetro en forma perpendicular sobre la superficie del

concreto que se va a evaluar y se ejerce una pequeña presión para permitir

que el embolo se libere y se deja que se extienda hasta alcanzar su máxima

extensión.

Colocación del esclerómetro, Manual de Ensayos con Esclerómetro, Universidad de Alicante, España.

2. Después del impacto se oprime el botón pulsador y se toma la lectura en la

ventana de la escala graduada, registrando el índice de rebote, medido de 10 a

100 con dos cifras significativas.

3. Tome diez lecturas de cada área de la prueba.

4. Las lecturas deben estar tomadas a ≥ 25mm una respecto a otra.

Superficie de ensayo, Manual de Ensayos con esclerómetro, Universidad de Alicante, España.

5. Examine la impresión hecha en la superficie después del impacto, y si el

impacto aplastó la superficie, la lectura debe ser considerada como nula y

deberá hacer otra lectura.

6. Si hay más de 2 lecturas difieren de la promedio por 6 unidades, desechar todo

el conjunto de lecturas y determinar el número de rebote a los 10 nuevos

lugares dentro de la prueba área.

CALCULOS Y RESULTADOS DEL INDICE DE REBOTE

Si más de 2 las lecturas difieren del promedio por 6 unidades, desechan el

juego entero de lecturas y determinan los números del rebote a 10

nuevas situaciones dentro del área de la prueba.

Los n datos de ordena de mayor a menor, y se calcula la mediana

Cuando n es impar la mediana es el valor que ocupa la posición

𝑛 + 1

2

Cuando n es par la mediana es la media aritmética de las dos observaciones

centrales.

Con el índice de rebote se calcula la resistencia del hormigón,

dependiendo del equipo que haya sido utilizado. Cada equipo es propio.

4.2 EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS

Las probetas de ensayo se extraen cuando existen dudas sobre la calidad del

concreto que se ha colocado ya sea por los bajos resultados de los ensayos de

resistencia durante la construcción o por indicios de deterioro en la estructura.

Además, este método puede ser utilizado para proporcionar información sobre la

resistencia de estructuras antiguas.

Se procede a la extracción de núcleos aleatoriamente, donde se hallen valores de

dureza bajos, altos y medios.

Para la extracción de los testigos (núcleos) se debe seguir el siguiente

procedimiento normado por ASTM C-42

APARATOS

El Taladro de Núcleos, para obtener núcleos cilíndricos mediante una broca

hueca con el borde diamantado.

Sierra, para cortar especímenes en forma de vigas del tamaño adecuado para

ser sometidas a ensayos de resistencia a la flexión, y para esmerilar los

extremos de los núcleos. La sierra debe tener una hoja de diamante o carburo

de silicio capaz de cortar las muestras de manera que se ajusten a las

dimensiones necesarias, sin provocar calentamiento excesivo o impactos.

DETERMINAR LA UBICACIÓN DE LAS VARILLAS

Mediante los planos y mediciones se debe ubicar a los elementos estructurales

a fin de no dañarlos al perforar la estructura.

Se los debe marcar o dibujar en la superficie de prueba.

Los especímenes que contengan acero de refuerzo embebido no deben

emplearse para determinar la resistencia a la compresión, a la tracción

indirecta o la flexión.

Detección del acero, DETERMINACIÓN DE f´c CUBIRTA CLODOVEO,…

DETERMINAR EL DIAMETRO Y LONGITUD DEL NUCLEO

Diámetro El diámetro de núcleos para determinar la resistencia a la compresión en elementos estructurales portantes debe ser de al menos 94 mm (3.70pulg). Para elementos estructurales no portantes o cuando es imposible obtener núcleos con una relación longitud – diámetro (L/D) mayor o igual a 1, De acuerdo con ASTM C-42 no están prohibidos los diámetros menores de 94 mm (3.70 pulg) (véase Nota 1.) Nota – Es conocido que las resistencias a la compresión de núcleos de diámetro nominal 50 mm (2 pulg), son algo menores y más variables que en los núcleos de diámetros nominales de 100 mm (4 pulg). Además, los núcleos de diámetros menores parecen ser más sensibles al efecto de la relación longitud-diámetro. . Para el concreto con tamaño máximo nominal del agregado mayor o igual a 37.5 mm (1 ½ pulg), el diámetro de los núcleos será el que indique el especificador de los ensayos según la siguiente nota de ASTM C-42. Nota.- El diámetro mínimo preferido para los núcleos es de tres veces el tamaño nominal máximo del agregado grueso, pero debería ser al menos dos veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso.

Longitud

Preferentemente, el longitud del especimen encabezado o perfilado debe ser

de entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro.

Si la relación longitud - diámetro (L/D) del núcleo excede de 2.1, se debe

reducir el longitud del núcleo de manera que la relación del especimen

encabezado o perfilado se encuentre entre 1.9 y 2.1.

Los núcleos con relaciones longitud- diámetro menores a 1.75 requieren que

se corrija la resistencia a la compresión obtenida multiplicando por el factor de

corrección; de acuerdo con la siguiente tabla.

TABLA 4.1 FACTOR DE CORRECIÓN SEGÚN RELACIÓN L/D

No se requiere de un factor de corrección para una L/D mayor de 1.75.

Un núcleo con una longitud máxima de menos del 95% de su diámetro previo

al encabezado o con una longitud menor a su diámetro posterior al

encabezado o esmerilado no debe ser ensayado.

PREPARACIÓN DE LA SUPERFICIE Y ACERRADO DEL NUCLEO

Remueva una capa suficientemente grande para asegurar la obtención de las

probetas deseadas, sin la inclusión de concreto fisurado, astillado o con otros

daños.

Humedecer la superficie de prueba

Un núcleo de concreto debe ser taladrado en forma perpendicular a la

superficie y no cerca de las juntas constructivas o bordes obvios de un

elemento estructural.

Un núcleo perforado en forma perpendicular a una superficie vertical, o perpendicular a una superficie inclinada, debe ser extraído en lo posible cerca del centro del elemento.

Cerrar el orificio dejado con un hormigón de igual o mayor resistencia de f´c

ACONDICIONAMIENTO POR HUMEDAD Y MANEJO HASTA EL LABORATORIO DE

PRUEBAS

Los núcleos deben ensayarse después de ser acondicionados en cuanto a la

humedad según se especifica en este manual de ensayo, o de acuerdo a como lo

indique el especificador de los ensayos.

Después de que los núcleos hayan sido perforados, secar el agua de

perforación de su superficie y dejar que el resto de humedad se evapore.

Cuando la superficie luzca seca, pero no después de 1 hora de extraídos

colocar los núcleos individualmente en bolsas de plástico o en recipientes

no absorbentes y sellarlos para evitar la pérdida de humedad. Mantener

los núcleos a temperatura ambiente, y protegerlos de la exposición

directa a los rayos del sol. Transportarlos lo antes posible al laboratorio de

ensayo.

Deje los núcleos dentro de las bolsas plásticas o recipientes no

absorbentes sellados durante al menos 5 días después de la última

humectación y antes del ensayo, a menos que el especificador de los

ensayos lo indique de otro modo. (Vea Nota 5).

NOTA – El periodo de espera de al menos 5 días intenta reducir los gradientes de

humedad introducidos cuando el núcleo es perforado o humedecido durante el aserrado

o el esmerilado

4.3 ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

Ensayar los especímenes de acuerdo con los requisitos del Método de Ensayo

ASTM C-39. Ensayar los especímenes dentro de los 7 días siguientes a su

extracción a menos que se especifique de otro modo.

Según el ACI 318 no se deben ensayar antes de 48 horas y no después de 7 días, si

se usa agua durante el aserrado o esmerilado de los extremos de los núcleos

ANTES DE PONER LOS TESTIGOS A LA MÁQUINA DE COMPRESIÓN

Los extremos de los núcleos que serán ensayados en compresión deben

ser planos y perpendiculares al eje longitudinal de acuerdo con ASTM C-39

Chequeo de perpendicularidad, Resumen de ASTM-C39, Ing. Marlon Valarezo

Si fuera necesario, se deben aserrar los extremos de los núcleos que serán

encabezados, de manera que cumplan los siguientes requisitos antes del

encabezado

Las protuberancias, si las hay, no deben extenderse más de 5 mm (0.2

pulg) por sobre las superficies terminadas.

Chequeo de planiedad, Resumen de ASTM-C39, Ing. Marlon Valarezo

Las superficies terminadas no deben desviarse de la perpendicular al eje

longitudinal en una pendiente mayor de 1:8d o [1:0.3d] donde d es el

diámetro promedio del núcleo en mm (o pulg).

Si se usa agua durante el aserrado o esmerilado de los extremos de los

núcleos, complete estas operaciones lo antes posible, pero no después de

2 días de extraídos a menos que el especificador de los ensayos lo estipule

de otro modo.

MEDICIONES ANTES DEL ENSAYO

Longitud.- Antes de realizar el ensayo, se debe medir la longitud del núcleo

encabezado o esmerilado con aproximación de 2 mm (0.1 pulg) y usar esta

longitud para calcular la relación longitud – diámetro (L/D).

Diámetro.- Determinar el diámetro promedio promediando dos mediciones

tomadas en ángulo recto, una con respecto a la otra, cerca de la altura media del

núcleo. Medir los diámetros de los núcleos con aproximación de 0.2 mm (0.01

pulg) cuando la diferencia en los diámetros no exceda del 2% de su promedio.

Densidad.- Cuando el especificador de los ensayos lo requiera, determine la

densidad pesando el núcleo antes de encabezar y dividiendo la masa por el

volumen calculado a partir de su diámetro y longitud promedio.

NOTA- No ensaye los núcleos, si la diferencia entre el diámetro mayor y el diámetro menor

excede del 5% de su promedio.

MAQUINA DE COMPRESIÓN

Deberá cumplir lo normalizado en ASTM E4

Deberá ser calibrada mínimo una vez cada 13 meses y cada vez que se

tenga alguna duda de su exactitud.

El error no debe ser mayor a ± 1% de la carga indicada

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE COMPRESIÓN

1. Empezar el ensayo tan pronto el espécimen sea retirado de la cámara de

curado.

2. Limpiar la superficie de los soportes superior e inferior de la prensa.

3. Colocar el espécimen en el bloque de soporte inferior

4. Alinear los ejes del espécimen con el eje del centro del bloque de empuje

superior (soporte con cabeza movible).

Espécimen en la máquina d ensayo, Resumen de ASTM-C39, Ing. Marlon Valarezo

5. Verificar que el indicador de carga se encuentre en cero.

6. Mover lentamente el bloque de soporte inferior para poner el espécimen

en contacto con los platos de compresión de la prensa.

7. Aplicar carga continuamente (sin choque) con un rango de velocidad de

0,25 ± 0,05 MPa/s (35± 7 psi/s). Para máquinas de tornillo la proporción

de carga dependerá del tamaño de espécimen de prueba, módulo de

elasticidad del hormigón y de la dureza de la máquina de comprobación.

8. Durante el ensayo ajuste la válvula de inyección de aceite suavemente,

con el objetivo de mantener constante la velocidad de aplicación de la

carga durante la última mitad de la fase de carga.

9. Aplicar la carga hasta que el espécimen falle.

10. Registrar la máxima carga soportada por el espécimen. Para máquinas con

indicadores automáticos, no detener la carga hasta que disminuya más

del 95% de la carga.

11. Anotar el tipo de fractura y fisura del concreto mediante figura 4.2

Figura 4.2, Fallas tipo, Resumen de ASTM-C39, Ing. Marlon Valarezo

12. Calcular el esfuerzo de compresión con una aproximación de 0,1MPa

(10psi).

𝑅 =𝑃

𝐴

Donde:

R: Esfuerzo a la compresión del espécimen (MPa)

P: Máxima carga aplicada (KN)

A: Área de la cara axial del espécimen en (mm2)

13. Si la relación L/D es 1,75 o menor el valor calculado del esfuerzo debe ser

corregido de acuerdo con la tabla 4.1

14. Registrar los datos

Máquina de Ensayo, Resumen de C-39, Ing. Marlon Valarezo

4.4 DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE f´c

Para convertir la resistencia obtenida de los testigos en el laboratorio a una

resistencia equivalente a la del hormigón en sitio, se empleó la ecuación 4. En

donde la resistencia del testigo, fnucleo, se ve afectada por los siguientes

factores: FL/D, debido a la relación longitud‐diámetro; Fdia, por efectos del

diámetro; Fmc, por las condiciones de humedad y Fd, por los daños durante el

corte del testigo, incluido micro fisuras y ondulaciones de la superficie de corte.

Ec. 4

La resistencia media en sitio, f´c; la desviación estándar, sc; y, el factor de

corrección, so (debido a la naturaleza empírica de los factores de corrección

aplicados en la ecuación 4), se obtienen mediante las siguientes expresiones.

Ec. 5

Ec. 6

Ec. 7

En donde: n, es el número de testigos analizados y V, representa el coeficiente de variación de los factores adoptados en la ecuación 3. Finalmente, se determinó la resistencia específica equivalente, f'c, eq, empleando el método propuesto por Bartlett y MacGregor (1995), quienes consideran la tendencia que tienen los ensayos de testigos a sobre‐estimar la verdadera resistencia en sitio. De esta manera para estimar el valor de

resistencia especifica equivalente, se usan dos pasos de cálculo: primero se estima un

de la resistencia media en sitio, y como segundo paso se estima la resistencia especifica equivalente, f'c, eq, de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

Ec. 8

Ec. 9

En donde: T y Z dependen del nivel de confianza en porcentaje dependiendo el

número de testigos; C, de la composición de la estructura y su número de

miembros, y n es el número de testigos analizados. (Natrella, 1963).

Factor Z, Natrella 1963, Documento ACI 214.4

Factor T, Natrella 1963, Documento ACI 214.4

Factor C, Natrella 1963, Documento ACI 214.4

Factor K para los límites de tolerancia de una cara al 10% percentil, Natrella 1963, Documento ACI 214.4

4.5 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los resultados del ensayo a la compresión de los especímenes deben hacerse

mediante la recomendación que establece lo siguiente:

Un hormigón representado por testigos se considera estructuralmente adecuado

si:

El promedio de la resistencia de 3 corazones es por lo menos 85% de la

f´c

Ningún testigo tenga menos del 75% de la f´c.

5. BIBLIOGRAFÍA Y NORMATIVA

ASTM C-805, Standard Test Method for Rebound Number of Hardened

Concrete

COGUANOR NTG 41049 (Norma Guatemalteca equivalente a ASTM C-42)

ASTM C-39

ACI-214.4

Ing. Marlon Valarezo, Determinación de la Resistencia a Compresión,

Resumen de Norma ASTM C-39, 2008.

IMCYC

http://www.imcyc.com/

Universidad de Alicante, Obras Públicas, Manual de Ensayos con

esclerómetro, 2008-2009.

Ing. Marlon Valarezo, UTPL, Determinación de la resistencia del hormigón

existente en la estructura para la cubierta de la cancha de la ciudadela

Clodoveo, Loja, Enero, 2010.

Natrella, M., “Experimental Statistics”, Handbook No.9, National Bureau of

Standards, United States Government Printing Office, Washington, 1963.

ACI 318‐02, “Building Code Requirements for Structural Concrete”, American

Concrete Institute, 2005.