PROYECTO DE TESIS

PROYECTO DE TESISI. GENERALIDADES1.1. TITULO DE LA INVESTIGACIONANLISIS DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO UTILIZANDO HORMIGN EN LA ZONA DE SELVA DE LA PROVINCIA DE CORONEL PORTILLO DE LA REGIN UCAYALI. 1.2. TESISTAPedro Navarro Crdova1.3. ASESORIng. II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA2. 2.1. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACION DEL PROBLEMAANTECEDENTESEn la regin Ucayali no se conocen antecedentes de estudios similares del problema que se pretende estudiar.FUNDAMENTACION DEL PROBLEMAEn el periodo 2002-2014 el crecimiento de la regin Ucayali ha sido del orden de 5.3%, en tanto que el principal sector que ha crecido en la regin ha sido el sector construccin, con un 13% de crecimiento en el mismo periodo. En tal sentido, el grado de seguridad de las edificaciones y obras civiles diversas, en uno de los sectores de mayor dinamismo econmico en la regin, es un aspecto muy importante que debera ser analizado.El problema materia del presente proyecto de tesis, esta relacionado al uso del insumo hormign en el concreto armado estructural en todo tipo de edificaciones en la regin Ucayali, cuando el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) solo norma su uso para resistencia a compresin no mayor a 100 Kg/cm2.Segn el RNE aprobado con D.S. N 015-2004-VIVIENDA de fecha 03 de setiembre del 2004 y modificado con D.S. N 011-2012-VIVIENDA de fecha 03 de marzo del 2012, en la Norma E.060 Concreto Armado, Captulo 2 Materiales, 3.2. Agregados, numeral 3.2.10., indica que El agregado denominado hormign corresponde a una mezcla natural de grava y arena. Slo podr emplearse en la elaboracin de concretos con resistencia en compresin (fc) no mayor a 10 MPa (100 Kg/cm2) a los 28 das. El contenido mnimo de cemento ser de 255 Kg/m3. El hormign deber estar libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones, partculas blandas o escamosas, sales, lcalis, materia orgnica y otras sustancias dainas para el concreto. En lo que sea aplicable, se seguirn para el hormign las recomendaciones indicadas para los agregados fino y grueso.Asimismo, en el Articulo 9.4 Resistencia Mnima del Concreto Estructural, numeral 9.4.1 se indica que Para el concreto estructural, fc no debe ser inferior a 17 MPa (175 Kg/cm2), salvo para el concreto estructural simple. Adems en el Numeral 21.3.2. Concreto en elementos resistentes a fuerzas inducidas por sismo, inciso 21.3.2.1. La resistencia especificada a la compresin del concreto fc, no debe ser menor que 21 MPa (215 Kg/cm2). Teniendo en cuenta que el Per se divide en tres zonas ssmicas y que la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali, se encuentra ubicada en la Zona 2, es preciso indicar que la resistencia a la compresin para el concreto estructural a utilizarse ser como mnimo de 215 Kg/cm2. Sin embargo, por la abundancia del hormign en la zona, este material es utilizado mayoritariamente en el concreto estructural, lo cual no esta normado en el RNE, lo que supondra un cierto nivel de afectacin en la en la seguridad estructural de las edificaciones, riesgo que sera medido en la ejecucin de la tesis. 2.2. FORMULACION DEL PROBLEMAEn qu medida el uso de hormign en el concreto armado afecta la seguridad estructural de las edificaciones?Cules son las caractersticas tcnicas del hormign de las principales canteras de la regin, que podran afectar la resistencia y calidad del concreto estructural? Cul es el comportamiento estructural de las edificaciones ante fuerzas ssmicas y de gravedad en la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali?2.3. OBJETIVOS2.3.1. OBJETIVO GENERAL Analizar la resistencia a compresin del concreto utilizando como insumo el hormign de diversas canteras ubicadas en la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali.2.3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar en laboratorio las caractersticas mecnicas del concreto utilizando hormign de las principales canteras de la regin, con la finalidad de observar su comportamiento estructural. Determinar las caractersticas principales en el comportamiento estructural de las edificaciones, ante fuerzas ssmicas y de gravedad. 2.4. JUSTIFICACION E IMPORTANCIALa presente investigacin responde a la necesidad de evaluar el comportamiento fsico y mecnico del concreto estructural, utilizando como insumo el hormign, pese a que el Reglamento Nacional de Edificaciones, estipula que no debe ser utilizado para concretos con resistencias a compresin mayores a 100 Kg/cm2 y que por la ubicacin del rea de estudio la resistencia mnima requerida debe ser de 215 Kg/cm2, teniendo en cuenta adems que gran parte de la infraestructura de la zona utiliza este tipo de concreto. Asimismo, una ltima justificacin radica en la escasez de trabajos e investigaciones con el tema propuesto, especficamente con el uso de hormign en el concreto estructural, por lo que se considera que su elaboracin constituira un aporte tanto para el campo de la construccin, como para los futuros graduados de la Universidad Nacional de Ucayali. 2.5. LIMITACIONES Y ALCANCESEl estudio esta limitado al anlisis del hormign de las principales canteras de la regin Ucayali: Curiman, Nueva Piura, San Alejandro y Huipoca. La ejecucin del presente proyecto de tesis, pretende brindar aportes sobre el adecuado uso del hormign, en estructuras de concreto armado en la provincia de Coronel Portillo, con el fin de mejorar la seguridad estructural de las edificaciones.III. MARCO TEORICO3. 3.1. REVISION DE ESTUDIOS REALIZADOSLos principales estudios sobre la resistencia del concreto, indican que la principal caracterstica estructural del concreto es resistir muy bien los esfuerzos de compresin. Sin embargo, tanto su resistencia a traccin como al esfuerzo cortante son relativamente bajas, por lo cual se debe utilizar en situaciones donde las solicitaciones por traccin o cortante sean muy bajas. Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecnicos (ensayos de rotura) sobre probetas de concreto.Para superar este inconveniente, se "arma" el concreto introduciendo barras de acero, conocido como concreto armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de traccin con las barras de acero. Es usual, adems, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares. Las principales caractersticas fsicas del concreto, en valores aproximados, son: Densidad: en torno a 2,350 kg/m. Resistencia a compresin: de 150 a 500 kg/cm para el concreto ordinario. Existen concretos especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 2,000 kg/cm. Resistencia a traccin: proporcionalmente baja, es del orden de un dcimo de la resistencia a compresin y, generalmente, poco significativa en el clculo global. Tiempo de fraguado: dos horas, aproximadamente, variando en funcin de la temperatura y la humedad del ambiente exterior. Tiempo de endurecimiento: progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parmetros. De 24 a 48 horas, adquiere la mitad de la resistencia mxima; en una semana 3/4 partes, y en 4 semanas prcticamente la resistencia total de clculo. Dado que el concreto se dilata y contrae en magnitudes semejantes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilatacin trmico, resulta muy til su uso simultneo en obras de construccin; adems, el concreto protege al acero de la oxidacin al recubrirlo.La pasta del concreto se forma mezclando cemento artificial y agua debiendo embeber totalmente a los ridos. La principal cualidad de esta pasta es que fragua y endurece progresivamente, tanto al aire como bajo el agua.

El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones qumicas de hidratacin entre los componentes del cemento. La fase inicial de hidratacin se llama fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado slido. Esto se observa de forma sencilla por simple presin con un dedo sobre la superficie del concreto.Posteriormente, continan las reacciones de hidratacin alcanzando a todos los constituyentes del cemento que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo desarrollo de resistencias mecnicas.El fraguado y endurecimiento no son ms que dos estados separados convencionalmente; en realidad solo hay un nico proceso de hidratacin continuo.En el cemento Portland, el ms frecuente empleado en los hormigones, el primer componente en reaccionar es el aluminato triclcico con una duracin rpida y corta (hasta 7-28 das).Despus el silicato triclcico, con una aportacin inicial importante y continua durante bastante tiempo. A continuacin el silicato biclcico con una aportacin inicial dbil y muy importante a partir de los 28 das.El fenmeno fsico de endurecimiento no tiene fases definidas. El cemento est en polvo y sus partculas o granos se hidratan progresivamente, inicialmente por contacto del agua con la superficie de los granos, formndose algunos compuestos cristalinos y una gran parte de compuestos microcristalinos asimilables a coloides que forman una pelcula en la superficie del grano. A partir de entonces el endurecimiento continua dominado por estas estructuras coloidales que envuelven los granos del cemento y a travs de las cuales progresa la hidratacin hasta el ncleo del grano.El hecho de que pueda regularse la velocidad con que el cemento amasado pierde su fluidez y se endurece, lo hace un producto muy til en construccin. Una reaccin rpida de hidratacin y endurecimiento dificultara su transporte y una cmoda puesta en obra rellenando todos los huecos en los encofrados. Una reaccin lenta aplazara de forma importante el desarrollo de resistencias mecnicas. En las fbricas de cemento se consigue controlando la cantidad de yeso que se aade al clinker de cemento. En la planta de concreto, donde se mezcla la pasta de cemento y agua con los ridos, tambin se pueden aadir productos que regulan el tiempo de fraguado.En condiciones normales un concreto portland normal comienza a fraguar entre 30 y 45 minutos despus de que ha quedado en reposo en los moldes y termina el fraguado trascurridas sobre 10 12 horas. Despus comienza el endurecimiento que lleva un ritmo rpido en los primeros das hasta llegar al primer mes, para despus aumentar ms lentamente hasta llegar al ao donde prcticamente se estabiliza. El endurecimiento del concreto depende a su vez de la lechada o pasta formada por el cemento y el agua, entre los que se desarrolla una reaccin qumica que produce la formacin de un coloide gel, a medida que se hidratan los componentes del cemento. La reaccin de endurecimiento es muy lenta, lo cual permite la evaporacin de parte del agua necesaria para la hidratacin del cemento, que se traduce en una notable disminucin de la resistencia final.Es por ello que debe mantenerse hmedo el concreto recin colado, curndolo. Se define como tiempo de curado al periodo durante el cual el concreto es mantenido en condiciones de humedad y temperatura tales como para lograr la hidratacin del cemento en la magnitud que se desea para alcanzar la resistencia seleccionada.3.2. MARCO SITUACIONALEn la provincia de Coronel Portillo para el concreto estructural se utiliza hormign proveniente de las canteras de Curiman, Nueva Piura, San Alejandro y Huipoca, cuyas caractersticas se indican a continuacin: a. CANTERA CURIMANAUbicacin: Esta cantera se encuentra ubicada a la altura del Km. 60+000 de la Carretera Federico Basadre, hacia la derecha aproximadamente 36 Km., hasta la orilla del ro Aguayta. Acceso: Trocha carrozable afirmada en su mayor parte, transitable casi todo el ao, requiriendo un continuo mantenimiento para lograr su mejoramiento. Material: Hormign de ro; las zonas de extraccin se ubican en la orilla o ribera que forman playas con grava y arena ms o menos proporcionada con predominio de agregado fino, el material se clasifica como Tipo A-1-a. Ensayos de C.B.R. al 100% de M.D.S.: 79.2% y al 95% de M.D.S.: 66.2%. Equivalente de Arena: 54.7%.Explotacin: Esta cantera es explotable cuando el ro se encuentra en estiaje, generalmente entre los meses de mayo a septiembre. Utilizacin: Este material puede utilizarse en forma natural para la sub-base, para lo cual deber cumplir previamente con las especificaciones tcnicas. El material puede ser utilizado como material de base y sub-base; y para mezcla asfltica y concreto, deber ser clasificado la piedra y arena para cumplir los requisitos de granulometra y otros contenidos de las normas. Observacin: Esta cantera est compuesta por una serie de bancos de depsitos de material, cuya graduacin y porcentaje de piedra y arena es variable. El rendimiento de este material para sub-base es de 100% en forma natural, e igualmente como agregado para concreto, pero previo zarandeo. Potencia Instalada: Se estima en 100,000 metros cbicos. b. CANTERA NUEVA PIURAUbicacin: Esta cantera se ubica a la altura del Km. 33+70 de la carretera Federico Basadre hacia la derecha. Acceso: A 11 Kilmetros de la Carretera Federico Basadre, se sigue por la izquierda 22 Km., existe una trocha carrozable que deber ser mejorada, se dan buenas condiciones para ubicar zonas de acopio. Material: Hormign de ro, el material presenta un predominio de Agregado Fino sobre el grueso, clasificado como Tipo A-1-a. Ensayos de C.B.R. al 100% de M.D.S.: 88.00% y al 95% de M.D.S.: 76.0%. Equivalente de Arena: 56.3%.Explotacin: Esta cantera es explotable cuando el ro se encuentra en estiaje, generalmente entre los meses de abril a septiembre.Utilizacin: Este material puede utilizarse en forma natural para sub-base para lo cual deber cumplir primeramente con las especificaciones tcnicas. El material puede ser utilizado como material de sub-base o base. Para mezcla asfltica y concreto deber dosificado la piedra y arena para cumplir los requisitos de granulometra y otros contenidos de las normas. Observacin: Est cantera est distribuida en depsitos laterales ubicados en la ribera del ro. El rendimiento de este material para sub-base es del 100% en forma natural e igualmente como agregado para concreto, pero previo zarandeo. Potencia instalada: Se estima en 60,000 metros cbicos. c. CANTERA SAN ALEJANDRO Ubicacin: Esta cantera se ubica a la altura del Km. 110+000 de la carretera Federico Basadre, hacia la derecha. Acceso: De 2 a 3 Kilmetros de la Carretera Federico Basadre, se sigue por la izquierda existe una trocha carrozable que deber ser mejorada, se dan buenas condiciones para ubicar zonas de acopio. Material: Hormign de ro, el material presente un predominio de Agregado Fino sobre el grueso, clasificado como Tipo A-1-a. Explotacin: Esta cantera es explotable cuando el ro se encuentra en estiaje, generalmente entre los meses de abril a septiembre. Utilizacin: Este material puede utilizarse en forma natural para sub.-base para lo cual deber cumplir primeramente con las especificaciones tcnicas. El material deber podr ser utilizado como material de sub-base. Para mezcla asfltica y concreto de deber ser chancado y zarandeado dosificando la piedra y arena para cumplir los requisitos de granulometra y otros contenidos de las Normas. El rendimiento promedio para sub.-base es 95%, para base 100% y como agregados para concreto 100%, previo zarandeo y eliminacin de material excedente. Potencia instalada: Se estima en 100,000 metros cbicos.

d. CANTERA HUIPOCAUbicacin: Esta cantera se ubica a la altura del Km. 140+800 de la Carretera Federico Basadre. Acceso: Existe una trocha carrozable, con una longitud promedio de 1 km y se encuentra transitable. Material: Hormign de ro, compuesta por grava redondeada y arena, clasificado como Tipo A-1-a. Explotacin: Esta cantera es explotable durante casi todo el ao, salvo algunos das de creciente. Utilizacin: Este material puede utilizarse en forma natural para sub-base, para lo cual deber cumplir primeramente con las especificaciones tcnicas. El material deber ser zarandeado para ser utilizado como material de sub-base. Para mezcla asfltica y concreta deber ser granulometra y otros contenidos de las Normas. El rendimiento promedio para sub-base es de 95%, para base 90% y como agregados para concreto 100%, previo zarandeo y eliminacin de material excedente. Observacin: Esta cantera est compuesta por bancos de Hormign, de gradacin variable.Este material es ampliamente utilizado en las. Obras de concreto, con buenos resultados. Potencia instalada: Se estima en 100,000 metros cbicos. 3.3. DEFINICION DE TERMINOS BASICOSAgregados.Se define como agregado al conjunto de partculas inorgnicas de origen natural o artificial cuyas dimensiones estn comprendidas entre los lmites fijados en la NTP 400.011. Los agregados son la fase discontinua del concreto y son materiales que estn embebidos en la pasta y que ocupan aproximadamente el 75% del volumen de la unidad cbica de concreto.Agregado Fino.Se define como aquel que pasa el tamiz 3/8 y queda retenido en la malla N 200, el ms usual es la arena producto resultante de la desintegracin de las rocas.Agregado Grueso.Es aquel que queda retenido en el tamiz N4 y proviene de la desintegracin de las rocas; puede a su vez clasificarse en piedra chancada y grava.Cantera.Las canteras son la fuente principal de materiales ptreos los cuales se constituyen en uno de los insumos fundamentales en el sector de la construccin de obras civiles, estructuras, vas, presas y embalses, entre otros. Por ser materia prima en la ejecucin de estas obras, su valor econmico representa un factor significativo en el costo total de cualquier proyecto. Toda cantera tiene una vida til, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de carcter ambiental, principalmente relacionados con la destruccin del paisaje.Cemento.El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados ptreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plstica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia ptrea, denominada concreto. Su uso est muy generalizado en construccin e ingeniera civil.

Concreto.El concreto de uso comn, o convencional, se produce mediante la mezcla de tres componentes esenciales, cemento, agua y agregados, a los cuales eventualmente se incorpora un cuarto componente que genricamente se designa como aditivo. Al mezclar estos componentes y producir lo que se conoce como una revoltura de concreto, se introduce de manera simultnea un quinto participante representado por el aire.La mezcla ntima de los componentes del concreto convencional produce una masa plstica que puede ser moldeada y compactada con relativa facilidad; pero gradualmente pierde esta caracterstica hasta que al cabo de algunas horas se torna rgida y comienza a adquirir el aspecto, comportamiento y propiedades de un cuerpo slido, para convertirse finalmente en el material mecnicamente resistente que es el concreto endurecido.Diseo de MezclaProceso de seleccin de los ingredientes ms adecuados y dela combinacin ms conveniente, con la finalidad de obtener un producto que en el estado no endurecido tenga la trabajabilidad y consistencia adecuados y que endurecido cumpla con los requisitos establecidos por el diseador indicados en los planos y/o las especificaciones de la obra.GranulometraEs la distribucin por tamaos de las partculas de los agregados, generalmente expresado en porcentaje.Hormign.Es el material conformado por una mezcla de arena y grava, este material mezclado en proporciones arbitrarias se encuentra en forma natural en la corteza terrestre y se emplea tal cual se extrae en la cantera.

Resistencia del concreto.Es la capacidad del concreto de resistir cargas a compresin, flexin o al cortante.Resistencia a la compresin del concreto. Se puede definir como la mxima resistencia medida de un espcimen de concreto o de mortero a carga axial. Generalmente se expresa en kilogramos por centmetro cuadrado (Kg/cm2) a una edad de 28 das se le designe con el smbolo fc.IV. HIPOTESIS, VARIABLES, INDICADORES Y DEFINICIONES OPERACIONALES4. 4.1. HIPOTESISHIPOTESIS GENERALLa resistencia a compresin del concreto estructural utilizando hormign de las principales canteras de la zona, rene las condiciones de seguridad estructural requeridas para edificaciones e infraestructuras de obras civil diversas, ubicadas en la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali. HIPOTESIS ESPECFICAS .4.2. SISTEMA DE VARIABLES DIMENSIONES E INDICADORES VARIABLES INDEPENDIENTESUnidad de edificacin construida con concreto estructural utilizando hormign en la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali.VARIABLES DEPENDIENTES Propiedades fsico - mecnicas de unidades de concreto estructural utilizando hormign (Testigos de concreto). Comportamiento estructural de la unidad de edificacin construida con concreto estructural utilizando hormign.

4.3. DEFINICION OPERACIONAL DE VARIABLES, DIMENSIONES E INDICADORESHIPOTESISVARIABLESINDICADORESDIMENSIONESESCALA DE MEDICION O UNIDAD DE MEDIDA

Hiptesis General:La resistencia a compresin del concreto estructural utilizando hormign de las principales canteras de la zona, rene las condiciones de seguridad estructural requeridas para edificaciones e infraestructuras de obras civil diversas, ubicadas en la provincia de Coronel Portillo de la regin Ucayali.

VAR. INDEPENDIENTE:Unidad de edificacin construida con concreto estructural utilizando hormign. Soporte de carga. Ductilidad. Rigidez. Resistencia del concreto estructural.

Kg/cm2.

VAR. DEPENDIENTE:Vulnerabilidad, comportamiento estructural.

Hiptesis Especificas: