“ENSAYO A COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO”
ENSAY ENSAYO A COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO 1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON.. En la actualidad son un sin número de elementos estructurales con que el ingeniero civil cuenta a su disposición, para de manera optima y consiente elija cual es el más ideal para llevar a cabo una construcción basándose esta escogencia en los tipos de cargas que van a resistir.
Es por esto que es de vital importancia antes de ejecutar cualquier proyecto realizar todo tipo de ensayos y pruebas a través de las cuales se pueda determinar el comportamiento de los elementos a la hora de la implementación de las estructuras, en el campo de la ingeniería civil se encuentran numerosos ensayos como el ensayo a tracción, ensayo a compresión, en este caso hablaremos del ensayo a compresión ya que esta es una de las propiedades del concreto que mas nos interesa, el concreto como material de construcción presenta alta resistencia a la compresión pero con baja resistencia a la tensión, es por esto que en este laboratorio se busca determinar que tan resistente es un concreto cuando este es sometido a una uerza a!ial y los esuerzos y deormaciones que se generan
a
base
de
la
acción
de
esta
2. OBJE OBJETI TIVO VO.. •
El objetivo principal del ensayo consiste en determinar la má!ima resistencia a la compresión de un cilindro de muestra de un concreto rente a una carga aplicada a!ialmente.
•
"nalizar cuales son los actores que intervienen a una alta resistencia.
•
#onocer si la má!ima resistencia a comprensión en cuantos días de curado se obtiene mayor resistencia.
3. MAT MATERIA ERIALE LES. S. $ #ilindro de concreto de longitud de %&cm con diámetro de '(.'cm. $ )aquina universal para aplicar carga. $ *ial de carga.
4. MARC MARCO O TEORI EORICO CO 1
uerza.
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4.1.
ENSAYO A COMPRESION DE CILINDROS DE CONCRETO.
+a resistencia a la compresión simple es la característica mecánica principal del concreto, dada la importancia que reviste esta propiedad, dentro de una estructura convencional de concreto reorzado, la orma de e!presarla es, en términos de esuerzo, generalmente en g-cm y con alguna recuencia lb-pulg/p.s.i0. +a equivalencia que hay entre los dos es que ' psi es igual a &.&1g-cm. "unque hoy en día se ha acogido e!presarla en )2a de acuerdo con el sistema internacional de unidades. +a orma de evaluar la resistencia del concreto es mediante pruebas mecánicas que pueden ser destructivas, las cuales permiten probar repetidamente la muestra de manera que se pueda estudiar la variación de la resistencia u otras propiedades con el paso del tiempo. 2ara las primeras se utilizan tres tipos de muestras3 cilindros, cubos y prismas. 2ara las segundas hay dierentes sistemas. El ensayo de compresión es meramente lo contrario del de tensión con respecto a la dirección o el sentido del esuerzo aplicado. +as razones generales para la elección de uno u otro tipo de ensayo se establecieron. "simismo, un numero de principios generales se desarrollo a través de la sección sobre el ensayo de tensión sobre los cuales son igualmente aplicables al ensayo de compresión. E!isten, sin embargo, varias limitaciones especiales del ensayo de compresión a las cuales se debe dirigir la atención3 +a diicultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o a!ial.
El carácter relativamente inestable de este tipo de carga en contraste con la carga tensiva, E!iste siempre una tendencia al establecimiento de esuerzos le!ionantes y a que el eecto de las irregularidades de alineación accidentales dentro de la probeta se acentúa a medida que la carga prosigue. +a ricción entre los puentes de la maquina de ensayo o las placas de apoyo y las supericies de los e!tremos de la probeta debido a la e!pansión lateral de esta. Esto puede alterar considerablemente los resultados que se obtendrían si tal condición de ensayo no estuviera presente.
+as áreas seccionales, relativamente mayores de la probeta para ensayo de compresión para obtener un grado apropiado de estabilidad de la pieza. Esto se traduce en la necesidad de una maquina de ensayo de capacidad relativamente grande o probetas tan peque4as y por lo tanto, tan cortas que resulta diícil obtener de ellas mediciones de deor mación de precisión
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adecuada. 5e supone que se desean las características simples del material y no la acción de los miembros estructurales como columnas, de modo que la atención se limita aquí al bloque de compresión corto.
El ensayo mas universalmente reconocido para ejecutar pruebas de resistencia mecánica a la compresión simple es el ensayo de probetas cilíndricas, las cuales se unden en moldes especiales de acero o hierro undido que tienen '(&mm de diámetro por %&&mm de altura /relación diámetro3 altura '30.+os procedimientos relativos a este ensayo se encuentran especiicados en las normas 67# ((& y 81% que hacen reerencia a la conección de cilindros y al ensayo de resistencia compresión.
9na vez que la muestra de concreto resco ha sido correctamente seleccionada de acuerdo con los procedimientos descritos en la norma 67# :(:, de manera que sea representativa de toda la masa, se procede de la siguiente manera3
•
"ntes de colocar el concreto en el molde, es necesario aceitar el interior del cilindro para evitar que el concreto se adhiera al metal; para hacer esto, es suiciente untar las paredes y el ondo con una brocha impregnada de aceite mineral; la capa de aceite debe ser delgada y en el ondo no debe acumular aceite.
•
El cilindro se llena en tres capas de igual altura /'&cm0 y cada capa se apisona con una varilla lisa de '8mm de diámetro con uno de sus e!tremos redondeados, la cual se introduce ( veces por capa en dierentes sitios de la supericie del concreto, teniendo en cuenta de que la varilla solo atraviese la capa que se esta compactando, sin pasar a la capa siguiente. "l inal de la compactación se completa el llenado del molde con más mezcla y se alisa la supericie con la ayuda de un palustre o de una regla.
•
9na vez que se ha llenado cada capa, se dan unos golpes con la varilla o con un martillo de caucho a las paredes de este, hasta que la supericie del concreto cambie de mate a brillante, con el objeto de eliminar las burbujas de aire que se hayan podido adherir al molde o hayan quedado embebidas en el concreto. +os cilindros recién coneccionados deben quedar en reposo, en sitio cubierto y protegidos de cualquier golpe o vibración y al día siguiente se les quita el molde cuidadosamente.
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remover el molde, los cilindros deben ser sometidos a un proceso de curado en tanques de agua con cal, o en un cuarto de curado a %=#, con el in de evitar la evaporación del agua que contiene el cilindro, por la acción del aire o del sol, y en condiciones estables de temperatura para que el desarrollo de resistencia se lleve a cabo en condiciones constantes a través del tiempo. En estas condiciones los cilindros deben permanecer hasta el día del ensayo.
•
+a resistencia a la compresión del concreto se mide con una prensa que aplica carga sobre la supericie del cilindro /6orma 67# 81%0. >eneralmente esta supericie es áspera y no plana, lo cual puede conducir a concentraciones de esuerzo que reducen considerablemente la resistencia real del concreto. 9na alta de planicie de &.(mm puede reducir a un tercio la resistencia. 2ara remediar esta situación, normalmente se hace un rerentado o cabeceado de las tapas del cilindro con materiales como yeso o mezclas compuestas de azure, tal como se especiica en la norma 67# (&:. +a resistencia a la compresión, se acostumbra a dar en términos de esuerzo o sea uerza por unidad de área, en g-cm
4.2. COMO REALIZAR LA PRUEBA DE RESISTENCIA DEL CONCRETO. •
+os cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tama4o de /'(!%&cm0, las probetas mas peque4as tienden a ser mas áciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio.el diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tama4o má!imo nominal del agregado grueso que se e mplee en el concreto.#on el in de conseguir una distribución uniorme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero azure /"57) #8'10 o con almohadillas /"57) #'%'0.El cabeceo de azure se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preeriblemente un día antes de la prueba.
•
El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre si a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. 5i los diámetros medidos diieren en más de ? no se debe someter a prueba el cilindro.
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•
+os e!tremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en mas de &.(? y en los e!tremos deben hallarse planos dentro de un margen de &.&& pulgadas.
4.3. •
RESISTENCIA +os cilindros se deben centrar en la maquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con maquina hidráulica se debe mantener en un rango de &.'( a &.%()2a-s durante la ultima mitad de la ase de carga.5e debe anotar el tipo de ruptura. +a ractura cónica es un patrón común de ruptura.
•
+a resistencia del concreto se calcula dividiendo la má!ima carga soportada por la probeta para producir la ractura entre el área promedio de la sección."57) # %@ presenta los actores de corrección en caso de que la razón longitud diámetro del cilindro se halle entre '.1( y '.&&, lo cual es poco común. 5e someten a prueba por lo menos dos cilindros de la misma edad y se reporta la resistencia promedio como el resultado de la prueba, al intervalo más pró!imo de &.' )2a.
•
El técnico que eectúe la prueba debe anotar la echa en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la echa de la prueba, la identiicación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la má!ima carga aplicada, el tipo de r actura y todo deecto que presenten los cilindros o su cabeceo. 5i se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada.
•
$ +a mayoría de las desviaciones con respecto a los procedimientos estándar para elaborar, curar y realizar el ensaye de las probetas de concreto resultan en una menor resistencia medida.
•
$ El rango entre los cilindros compa4eros del mismo conjunto y probados a la misma edad deberá ser en promedio de apro!imadamente a %? de la resistencia promedio.5i la dierencia entre los dos cilindros compa4eros sobrepasa con demasiada recuencia A?, o @.(? para tres cilindros compa4eros, se deberán evaluar y rectiicar los procedimientos de ensayo en el laboratorio.
•
$ +os inormes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una uente valiosa de inormación para el equipo del proyecto para el proyecto actual.
5. DATOS 5
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5.1.
diseñ de !e"#$% &%'% #(#'e) de 14*+,-#!2 DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO 140. CONSIDERACIONE PESO VOLUME APLICACI S N ÓN REVENIMIE 3 Pavimento 5cm s y losas. NTO TAMAÑO 3/4" MAXIMO DE LOS AGREGADO S 185 con 2 AGUA Y aire de CONTENIDO % DE AIRE (l/m3 0.82 PARA CONCRETO 140 A/C 225.61 CEMENTO !". 0.6 1004.8 AGREGADO 02 GRUESO (V#l$m%& '%# cemento aga aire !. #$&' 1032.6 AGREGADO )*&# (V#l$m%& '%# 11
0.07 0.185 0.02 0.355 0.368
P'#()'* CORRECCION POR & +UMEDAD CEMENTO 225.61 1.0 1085.0 4.8 A.,INO
A. GRUESO AGUA
7 1024.3 0 163.81
4.5 0.7
(adro n+ 1. ,iseo de mecla ara concreto 140.
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-..
D*'%# % m%l2 22 #&%5# % 106"/m DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO 10 CONSIDERACIONES PESO VOLUMEN APLICACIÓ N (olmnas REVENIMIEN 8-10 cm aatas y TO 3/4" TAMAÑO mros MAXIMO DE reorados. LOS AGREGADOS 200 con aire 2 AGUA Y de % CONTENIDO DE AIRE (l/m3 0.68 PARA CONCRETO 10 A/C 24.12 CEMENTO !". 0.6 1004.80 AGREGADO 2 GRUESO (V#l$m%& '%# (emento !ga !ire !. #$&' 2.617 AGREGADO )*&# (V#l$m%& '%# CORRECCION POR +UMEDAD
CEMENTO A.,INO A. GRUESO AGUA
24.12 76.84 1024.30 167.58
0.0 0.2 0.02 0.355 0.332
P'#()'* & 1.0 3.3 3.5 0.6
(adro n+ 2. ,iseo de mecla ara concreto 210.
-.3.
D*'%# % m%'l2 22 #&%5# % 706"/m DISEÑO DE MEZCLA PARA CONCRETO 70 CONSIDERACIONES PESO VOLUMEN APLICACIÓ N
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REVENIMIENTO 8-
(olmnas aatas y mros reorados.
10c m 3/4"
TAMAÑO MAXIMO DE LOS AGREGADOS AGUA Y 200 con aire 2 de % CONTENIDO DE AIRE (l/m3 0.57 PARA CONCRETO 70 A/C 350.88 CEMENTO !". 0.6 1004.802 AGREGADO GRUESO (V#l$m%& '%# cemento aga aire !. #$&' 87.116 AGREGADO )*&#
(V#l$m%& '%# CORRECCION POR +UMEDAD CEMENTO A.,INO A. GRUESO AGUA
350.88 23.77 1024.30 16.43
0.11 0.2 0.02 0.355 0.314
P'#()'* & 1.0 2.63 2.2 0.48
(adro n+ 3. ,iseo de mecla ara concreto 280.
-.4.
T%'5*"# 8$% '% %'2#ll2#&
2ara la prueba de compresión se desarrollaron ( testigos3 •
& testigos para una resistencia promedio de A&g-cm.
•
& testigos para una resistencia promedio de '&g-cm.
•
&' testigos para una resistencia promedio de ':&g-cm.
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. /OJA DE C0LCULO. n° de testi go
área transversal( cm2)
fuerza aplicada (kg)
f´c calculado(kg/ cm2)
días de cura do
f´c promedio(kg/ cm2)
observaci ones sobre la ruptura
po aje alc al pro i
179.08
50330
281.05
29
280
1
2
179.08
40980
228.84
14
280
!
179.08
33990
189.80
28
210
tu! u"# $u%tu$# t!t#&' ()*+(! # ,u) $)-+-t+ u"# /$#" #$/#. $u%tu$# (+#/!"#&' $!%++)"t ! )" (!%#$t)-u $u%tu$# u) )"
9
8
9
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"
179.08
28140
157.14
14
210
#
179.08
8030
44.84
7
140
!$# (+#/!"#&' -+" $u%tu$# t!t#& -+" $u%tu$# t!t#& $u%tu$# (+#/!"#&' $!%++)"t ! )" (!%#$t)-
. ANALISIS DE RESULTADOS. •
El dise4o hecho para el cilindro de concreto /briqueta o testigo0 de A&g-cm alcanzo a un '&&? de su dise4o promedio /Bc0 en @ días de curado *EC<*D " 9E E+ F"#7DG >G"69+D)E7G<" <6F+9HD )9#ID H E+ 7
•
El dise4o hecho para el cilindro de concreto /briqueta o testigo0 de A&g-cm alcanzo a un A? de su dise4o promedio /Bc0 en ': días de curado 59 GE5<57E6#<" F9E )E6DG "+ *E A *<"5 2DG9E 59 #9G"*D F9E 5D+D *E ': *<"5 H " )E*<*" 9E 2"5" E+ 7
•
El dise4o hecho para el cilindro de concreto /briqueta o testigo0 de '&g-cm alcanzo a un @&? de su dise4o promedio /Bc0 en A días de curado *EC<*D " 9E E+ F"#7DG >G"69+D)E7G<" <6F+9HD )9#ID H E+ 7
•
El dise4o hecho para el cilindro de concreto /briqueta o testigo0 de '&g-cm alcanzo a un 1(? de su dise4o promedio /Bc0 en ': días de curado *EC<*D " 9E E+ 6D "+#"6K"C" " 59 7
•
El dise4o hecho para el cilindro de concreto /briqueta o testigo0 de ':&g-cm alcanzo a un %? de su dise4o promedio /Bc0 en 1 días de curado E6 E+ #9"+ 6D 79JD 96 #9G"*D H 2GE5E67"C" GE5E#")9" 6D 7E6<" E+ #9G"*" "*E#9"*D 2"G" 9E "*9
. CONCLUSIONES. " través del ensayo realizado en el laboratorio se puede concluir que el concreto presenta alta resistencia a la compresión, de la misma orma se pudo determinar que tan resistente es
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el material cuando este es sometido a cargas a!iales, por otro lado se pudo ver que lo aprendido teóricamente es ácilmente aplicable en el laboratorio y partir de las ecuaciones aprendidas se pudo calcular el esuerzo o resistencia del concreto cuando este es sometido a una uerza de compresión, además se pudo obtener la má!ima carga posible aplicada y por ultimo se pudo concluir que no todos los materiales presentan la misma resistencia, esto nos indica que si un material tiene gran resistencia a la compresión es posible que tenga una baja resistencia a la tensión y viceversa, es por esto que es de vital importancia conocer las características de cada uno de los materiales al momento de ejecutar cualquier proyecto para así evitar cualquier tipo de problemas que se puedan presentar debido a la alta de conocimiento del comportamiento de ellos.
.
RECOMENDACIONES 5e debe de considerar la granulometría correcta para hacer los testigos considerando mucho el tama4o má!imo nominal. El agua y cemento juegan un papel importante en la resistencia si se agrega mas puede alterar para bien o para mal debido a que esto altera el dise4o. "l elaborar los testigos cubrir la capa interna del molde con una película de petróleo. El varillado es importante y no se debe e!ceder al nM de golpes que limita la norma.
Se debe considerar mucho el curado y a cuanta temperatura se realiza esta en la briqueta. El actor temperatura juega un papel importante debido a que se debe considerar las primeras :horas de curado a una temperatura de '%N% grados centígrados.
1*.ANEOS
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TESTIO ANTES DE ENSAYAR
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