PETROLEOS MEXICANOS
NORMAS PARA MUESTREO Y PRUEBAS DE MATERIALES
CORAZONES Y VIGAS EXTRAIDOS DE CONCRETO ENDURECIDO Norma No. 4.137.07 (número anterior 5.112.07)
Segunda Edición 1985
INDICE Página
1.
ALCANCE ..........................................................................................................
4
2.
DEFINICIONES .................................................................................................
4
2.1 2.2 2.3
Corazones Vigas Cabeceo
3.
REFERENCIAS .................................................................................................
4
4.
APARATOS .......................................................................................................
5
4.1 Máquina para la obtención de corazones 4.2 Sierra para cortar vigas de tamaño necesario para la prueba de resistencia a la flexión.
5.
PREPARACION DE ESPECIMENES ................................................................
6
5.1 Generalidades 5.2 Extracción de corazones 5.3 Extracción de secciones de losas
6.
CORAZONES DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESION ............................................................................................ 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8
7.
6
Especímenes de prueba Preparación de las bases Condiciones de humedad y curado Cabeceo Medición Prueba Cálculos Informe
CORAZONES DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE TENSION POR COMPRESION ................................................................... 7.1 Especímenes de prueba 7.2 Condiciones de humedad y curado
9
Página 7.3 7.4 7.5
8.
VIGAS CORTADAS CON SIERRA .................................................................... 10 8.1 8.2 8.3 8.4
9.
Superficies de apoyo Prueba Cálculos
Especímenes de prueba Condiciones de humedad Prueba Cálculos
APENDICE ......................................................................................................... 13
CORAZONES Y VIGAS EXTRAIDOS DE CONCRETO ENDURECIDO NORMA No. 4.137.07* 1.
ALCANCE Esta norma establece el procedimiento para la obtención, preparación y prueba de corazones extraídos de concreto endurecido, para la determinación de espesores, de resistencia a la compresión o tensión por compresión diametral, y de vigas cortadas en concreto endurecido, para determinar la resistencia a la tensión por flexión.
2. 2.1
DEFINICIONES Corazones Son los núcleos cilíndricos de concreto, que se extraen haciendo una perforación en la masa de concreto con una broca cilíndrica de pared delgada.
2.2
Vigas Son las piezas prismáticas de concreto, extraídas y labradas con sierra de diamante.
2.3
Cabeceo Es el procedimiento empleado para recubrir las bases de los especímenes cilíndricos de concreto con los materiales adecuados.
3.
REFERENCIAS
3.1
"Concreto Endurecido". "Requisitos de Calidad". Norma Pemex No. 4.137.06 (Segunda Edición).
3.2
NOM. C–109
"Cabeceo de Especímenes Cilíndricos de Concreto".
3.3
NOM. C–83
"Determinación de la Resistencia a la Compresión de Cilindros de Concreto"
* Esta norma sustituye y cancela a la Norma Pemex No. 5.112.07
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3.4
NOM. C–163
"Determinación de la Resistencia a la Tensión por Compresión Diametral de Cilindros de Concreto".
3.5
NOM. C–191
"Determinación de la Resistencia a la Flexión del Concreto (usando una viga simple con cargas en los tercios del claro).
3.6
NOM. C–169
"Obtención y prueba de corazones y vigas extraídos de concreto endurecido.
3.7
ASTM–C–39
"Compressive Specimens."
3.8
ASTM–C–42
"Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete."
3.9
ASTM–C–79
"Flexural Strength of Concrete (Using Simple Beam with third Point Loading)".
4. 4.1
Strength
of
Cylindrical
Concrete
APARATOS Máquina para la obtención de corazones Para la extracción de los especímenes por medio de una perforación en cualquier dirección, se debe usar una broca cilíndrica de pared delgada con corona de diamante. La máquina debe tener un sistema de enfriamiento para la broca, que impida la alteración del concreto y el calentamiento de la broca.
4.2
Sierra para cortar vigas de tamaño necesario para la prueba de resistencia a la flexión La sierra debe tener un borde cortante de diamante, de carborundo de silicio o algún material similar, y ser capaz de cortar especímenes que estén de acuerdo con las dimensiones prescritas, sin calentamiento excesivo e impacto en el espécimen. La sierra debe contar con un sistema de enfriamiento para el borde cortante, que evite la alteración del concreto.
Corazones y Vigas, Extraídos de Concreto Endurecido
5. 5.1
PREPARACION DE ESPECIMENES Generalidades Las muestras de concreto endurecido usadas en la preparación de especímenes para las pruebas de resistencia, no deben ser tomadas hasta que el concreto haya endurecido lo suficiente y permita la extracción de las muestras sin alterar su estructura interna. El concreto debe tener un mínimo de 14 días de edad para que se puedan extraer los especímenes, los cuales deben obtenerse de zonas de concreto no dañadas. Las muestras que presenten defectos o las muestras que hayan sido alteradas o dañadas en el proceso de extracción no deben emplearse. Los corazones deben tener una altura-diámetro comprendido entre 2 y 1. El cálculo de la resistencia se corregirá de acuerdo a lo establecido en el inciso 6.7. Los corazones o vigas cortadas con sierra, que contengan acero de refuerzo, no deben ser usados para determinar la resistencia (véase inciso 9.1).
5.2
Extracción de corazones El espécimen se debe localizar cerca del centro, alejado de las aristas del elemento; y debe procurarse, hasta donde sea posible que su eje sea paralelo a la dirección de colado. En todo caso, la dirección será perpendicular a la cara del elemento.
5.3
Extracción de secciones de losa La sección extraída de una losa, para la obtención posterior de corazones o vigas, debe ser lo suficientemente grande para asegurar que los especímenes no tengan fallas, tales como fisuras, grietas, desconchamientos, fallas internas o cualquier otro tipo de daño.
6. 6.1
CORAZONES DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE COMPRESION Especímenes de prueba
6
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El diámetro de los corazones cilíndricos debe ser, de preferencia, tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso usado en el concreto, pero cuando menos dos veces ese tamaño máximo.
6.2
Preparación de las bases Las bases de los corazones que se prueban a la compresión, deben ser planas 0 y lisas, perpendiculares al eje longitudinal, con una tolerancia de 5 y con el mismo diámetro que el cuerpo del espécimen, con tolerancia de ± 2.5 mm. Cada extremo del espécimen debe recortarse con disco de diamante, por lo menos un cm, para evitar zonas alteradas.
6.3
Condiciones de humedad y curado
6.3.a
Los corazones que se hayan tomado de un elemento cuyas condiciones de servicio sean las de un ambiente superficialmente seco, deben permanecer 0 durante siete días en un ambiente, cuya temperatura sea de 15 a 26 C y con humedad relativa no mayor de 60%, antes de probarse a la compresión.
6.3.b
Si los corazones se toman de una estructura que estará sujeta durante su servicio a una completa saturación, deben curarse de acuerdo con lo siguiente: sumérjanse los especímenes de prueba en agua saturada de cal, cuya 0 temperatura debe ser de 23 ± 2 C, por lo menos 40 horas inmediatamente antes de sujetarlos a la prueba de compresión. Durante el periodo entre su retiro del agua de almacenamiento y la prueba, consérvese los especímenes húmedos, cubriéndolos con telas mojadas.
6.4
Cabeceo Antes de efectuar la prueba de compresión, se deben cabecear las bases de los especímenes con azufre fundido, de acuerdo con el procedimiento establecido en la Norma Pemex No. 4.137.12.
6.5
Medición Antes de la prueba, se medirá la longitud del espécimen con las bases preparadas, con una aproximación de un mm; el diámetro se medirá con una aproximación de un mm, promediando dos medidas tomadas en ángulo recto, aproximadamente a la altura media
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Corazones y Vigas, Extraídos de Concreto Endurecido
del espécimen (véase inciso 9.2).
6.6
Prueba Se prueban los especímenes de acuerdo con las prescripciones aplicables indicadas en la Norma Oficial Mexicana NOM C–83 en vigor, "Determinación de la Resistencia a Compresión de Cilindros de Concreto".
6.7
Cálculos Se calcula la resistencia a la compresión de cada espécimen, usando el área de la sección transversal, calculada en función del promedio del diámetro del espécimen como se indica en el inciso 6.5. Háganse las correcciones de resistencia por la relación altura/diámetro, multiplicando la resistencia de compresión por el factor de corrección, de acuerdo con la tabla 1, siguiente:
TABLA 1
RELACION ALTURA/DIAMETRO DEL CORAZON
FACTOR DE CORRECCION A LA RESISTENCIA
2.00 1.75 1.50 1.25 1.00
1.00 0.99 0.97 0.94 0.91
Los valores intermedios que no aparecen en la tabla anterior, deben calcularse por interpolación. Los factores de corrección dependen de la resistencia nominal, contenido de humedad y módulo elástico, en la tabla se anotan los factores de corrección promedio para resistencias nominales comprendidas 2 entre 140 y 420 kg./cm de corazones probados según inciso 6.3.b.
6.8
Informe En el informe de los resultados se debe indicar lo siguiente:
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a. Número de identificación, localización del lugar y dirección de la perforación. h. Datos relacionados con las características nominales del concreto bajo prueba. e. Diámetro promedio del espécimen. d. Longitud del espécimen, antes y después del cabeceo. 2
e. Resistencia a la compresión, con aproximación de 1 kg./cm , resultando de dividir la carga máxima, en kg., entre el área calculada con el diámetro 2 promedio, en cm , después de hacerla corrección con el factor altura/diámetro. f. Observaciones respecto al tipo de falla, tamaño máximo del agregado, huecos o cualquier defecto en el espécimen, si es que los hay. g. Condición de curado y humedad aplicada al espécimen (incisos 6.3.a y 6.3.b). h. Fecha de la prueba.
7. 7.1
CORAZONES DE CONCRETO PARA LA PRUEBA DE TENSION POR COMPRESION Especímenes de prueba Las dimensiones de los especímenes deben estar de acuerdo con lo anotado en el inciso 6.1. Las bases no deben ser cabeceadas.
7.2
Condiciones de humedad curado Antes de la prueba, la condición de los especímenes debe estar de acuerdo con lo indicado en el inciso 6.3.
7.3
Superficie de apoyo La línea del espécimen que hará contacto con cada faja de apoyo, debe ser recta y libre de cualquier protuberancia mayor de 0.2 mm.
Corazones y Vigas, Extraídos de Concreto Endurecido
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Cuando la línea de contacto no es recta o tiene protuberancias entre 0.2 mm y 2.5 mm, se alisa o prepara el espécimen, de tal modo que se proporcionen líneas de apoyo que reúnan este requisito. Los especímenes que tengan protuberancias mayores de 2.5 mm no deben ser probados. Cuando se preparen las líneas de contacto de los especímenes con una capa, ésta debe ser tan delgada como sea posible y debe estar formada con azufre fundido o cualquier otro material plástico de alta resistencia. La figura No. 1, muestra un dispositivo que se ha diseñado para aplicar las capas a especímenes con 15 cm de diámetro.
7.4
Prueba La prueba de los especímenes debe efectuarse de acuerdo con lo prescrito en la Norma Oficial Mexicana NOM C–163 en vigor, “Determinación de la Resistencia a la Tensión por Compresión Diametral de Cilindros de Concreto".
7.5
Cálculos Se calcula la resistencia a la tensión por compresión y se reportan los resultados de acuerdo con lo indicado en la mencionada Norma Oficial Mexicana NOM C–163 en vigor. Cuando se requiere pulir o preparar con capas las superficies de apoyo, mídase la distancia entre las superficies terminadas. Reporte la condición de humedad en el momento de la prueba e indique que el espécimen fue un corazón.
8 8.1
VIGAS CORTADAS CON SIERRA Especímenes de prueba Para determinar la resistencia a la tensión por flexión, se debe usar una viga con sección transversal de 15 x 15 cm aproximadamente. Los especímenes tendrán, por lo menos, una longitud igual a 3.5 peraltes, pero cuando se haga dos pruebas a la flexión de una sola viga, deben tener por lo menos una longitud de 5.5 peraltes. La operación de cortar las vigas se hace de tal manera que el espécimen no se debilite por golpes o por calentamiento; las superficies cortadas con sierra deben ser lisas, planas, paralelas y libres de protuberancias y ranuras. Al manejar la viga cortada con sierra, debe
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hacerse con tal cuidado que se evite desconchamientos y esfuerzos de tensión por flexión que pudieran producir fisuramientos (véase inciso 9.3).
8.2
Condiciones de humedad Sumérjanse los especímenes en agua saturada de cal, la cual debe tener una 0 temperatura de 23 ± 2 C, por lo menos durante 40 horas inmediatamente antes de la prueba de flexión; los especímenes se deben probar lo más pronto posible después de haber sido retirados del agua de almacenamiento. Durante el periodo que transcurre entre su retiro del agua de curado y la prueba, consérvense los especímenes húmedos, cubriéndolos con telas mojadas (véase inciso 9.4).
8.3
Prueba Se prueban los especímenes de acuerdo con lo establecido en la Norma Oficial Mexicana NOM C–191 en vigor, "Determinación de la Resistencia a la Flexión del Concreto (Usando una viga simple con cargas en los tercios del claro)".
8.4
Cálculos
8.4.1
Si la fractura ocurre dentro del tercio central del claro, el módulo de ruptura se calcula como sigue: P1 MR =
bd 2
En donde: MR
2
= Módulo de ruptura, kg./cm .
p = Carga máxima aplicada; registrada por la máquina de prueba, en kg. 1 = Claro de la viga entre apoyos, en cm. b = Ancho promedio del espécimen, en = y d = Peralte promedio del espécimen, en cm.
8.4.2
Si la fractura ocurre fuera del tercio central de la longitud del claro,
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Corazones y Vigas, Extraídos de Concreto Endurecido
en una distancia no mayor del 5% de la longitud del claro, el módulo de ruptura se calcula como sigue: 3Pa
R
M
=
2
bd
En donde: a = Distancia entre la falla y la línea de apoyo más cercana, medida por el centro de la base de la viga, en cm.
8.4.3
Si la ruptura ocurre fuera del tercio medio de la longitud del claro en más del 5%, se desecha la prueba (véase inciso 9.5).
8.4.4
Reporte En el informe de los resultados se debe anotar la siguiente información: a. Número de identificación, localización del lugar y posición de la cara sujeta a tensión con respecto a la dirección en que el concreto fue colocado. b. Ancho promedio de la viga, con aproximación de 2 mm. c. Peralte promedio, con aproximación de 2 mm. d. Claro de la viga entre apoyos, en cm. e. Máxima carga aplicada, en kg. 2
f. Módulo de ruptura calculado, con aproximación de 0.5 kg./cm . g. Defectos en el espécimen. h. Régimen de curado y condición de humedad en el momento de ser probados. i. Edad del espécimen y fecha de la prueba.
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9.
APENDICE
9.1
Los corazones de concreto para determinar la resistencia a la compresión, que contengan acero de refuerzo, pueden registrar valores más altos o más bajos que los corazones sin acero de refuerzo, por lo que debe eliminarse el acero del espécimen, cumpliendo con la relación altura/diámetro tan cercana a dos como sea posible.
9.2
En general, las superficies cortadas de los corazones no son lo suficientemente lisas para justificar medidas con una aproximación mayor de 1mm.
9.3
En algunos casos de prismas cortados de losa de pavimentos, el ancho debe ser determinado en función del tamaño máximo del agregado grueso y la profundidad o espesor de la losa.
9.4
Las áreas pequeñas de las superficies de los especímenes, que estén relativamente secas, inducen esfuerzos de tensión en las fibras extremas, que reducen marcadamente la resistencia a la tensión por flexión.
9.5
El cortar con sierra, generalmente puede causar detrimento en la resistencia a la flexión. Por consiguiente, las vigas se deben probar con la superficie de acabado en la zona de tensión. Se deberá reportar la colocación de la cara de tensión con respecto a la dirección de colocación del concreto, así como la posición de las superficies que fueron cortadas.
Corazones y Vigas, Extraídos de Concreto Endurecido
FIG. 1 DISPOSITIVO PARA APLICAR LAS CAPAS (ACOTAMIENTO EN CM.)
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FIG. 2 – CROQUIS DE UN APARATO PARA LA PRUEBA A FLEXIÓN DE UN ESPECIMEN DE CONCRETO CON EL METODO DE CARGA A LAS 3as PARTES
