c
c c El concreto es el producto resultante de la mezcla de un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las mejores piedras naturales. En el concreto, la grava y la arena constituyen el esqueleto, mientras que la pasta que se forma con el cemento, que fragua primero y endurece después, rellena los huecos uniendo y consolidando los granos de los áridos. Al concreto se le puede añadir aditivos para mejorar algunas de sus propiedades.
{? c Àezcla de cemento Portland o de cualquier otro cemento hidráulico, agregado fino, agregado grueso y agua, con o sin aditivos {? c îolumen suficientemente grande de concreto, como para requerir previsiones {? que minimicen el efecto del calor de hidratación generado por el fraguado del cemento. {? c concretos usados para propósitos estructurales, incluyendo los concretos simples y los reforzados. {? c concreto que contiene agregado liviano cuyo peso unitario secado al aire, determinado según lo especificado en la Norma îenezolana 1975, no exceda de 1800 kgf/m³. Un concreto liviano sin arena natural se denomina concreto totalmente liviano cuyos agregados finos sean arenas de peso normal se denomina concreto liviano con arena. {? c concreto sin reforzar o armado que ha sido vaciado en un lugar diferente al de su ubicación final en la estructura. {? c concreto estructural con porcentajes mínimos de acero de refuerzo no menor que los especificados en la respectiva Norma, diseñado bajo la suposición de que los dos materiales actúan conjuntamente para resistir las solicitaciones a las cuales está sometido.
c
{? c concreto sin refuerzo que puede ser usado con fines estructurales o con un refuerzo menor que el mínimo requerido.
c El cemento debe cumplir con una de las siguientes normas de calidad:
{? Norma îenezolana 28. c {? Norma îenezolana 935. c El cemento empleado en la obra debe corresponder con aquel sobre el cual fue basado la selección de las proporciones para las mezclas del concreto con arreglo a lo establecido en las especificaciones para su correspondiente dosificación. Para la fabricación de concreto, no debe hacerse uso de los denominados cementos de mampostería. ?
ÿos agregados para el concreto deben cumplir con una de las siguientes normas técnicas:
{? Norma îenezolana 277. {? asta tanto no se disponga de Normas îenezolanas para agregados livianos, se debe consultar la norma ASTÀ c330 o las recomendaciones del comité Ac 211.2
Excepcionalmente y con la autorización por escrito del ingeniero inspector, podrán usarse agregados que aun cuando no cumplan con las especificaciones de dichas normas, permitan obtener un concreto de resistencia y durabilidad adecuadas, lo cual debe comprobarse previamente sea por ensayos especiales o en obras existentes con concretos y condiciones de servicio similares.
c
j? ! ! El tamaño máximo del agregado no debe ser mayor que la menor de las siguientes dimensiones: FONDONORÀA 1753:2006
{? 1/5 de la menor separación entre los lados del encofrado; {? r del espesor de las losas o placas; {? de la separación mínima libre entre las barras de refuerzo. Estas limitaciones podrán omitirse cuando, a juicio del ngeniero inspector, la trabajabilidad y los métodos de compactación como por ejemplo el vibrado, son tales que el concreto puede ser colocado sin que se originen cangrejeras, oquedades o vacíos en el material resultante.
" ?
El agua empleada en el mezclado del concreto debe ser limpia y no debe contener cantidades perjudiciales de aceites, ácidos, álcalis, sales, materia orgánica u otras sustancias nocivas al concreto o al acero de refuerzo. Para el caso de concretos que contengan elementos embutidos de aluminio, el agua de mezclado, incluyendo la porción aportada como humedad libre en los agregados, no debe contener cantidades perjudiciales del ión cloruro según se establece en la siguiente tabla: ? ? ? ?? ? ??
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c
En las mezclas de concreto se debe usar agua que satisfaga la Norma îenezolana 2385, preferiblemente potable, a menos que se satisfagan las siguientes condiciones:
{? ÿa dosificación se ha obtenido con base en mezclas de concreto de resultados conocidos, hechas con agua del mismo origen; {? ÿos cubos de ensayo de mortero alcancen resistencias a los 7 y 28 días, por lo menos iguales al 90 por ciento de las resistencias de cubos similares hechos con agua potable. ÿa comparación de los ensayos de resistencia se efectuará sobre morteros idénticos en todos sus componentes, con excepción del agua de mezclado, preparados y ensayos de acuerdo con la Norma îenezolana 484. ?
''( ÿos aditivos para ser usados en concreto estarán sometidos a la aprobación previa por escrito del ngeniero nspector. Deben tener probada su capacidad de mantener esencialmente la misma composición y tener el mismo comportamiento durante la ejecución de los trabajos, demostrado al establecer las proporciones del concreto, de acuerdo con las especificaciones de la dosificación de concreto de la Norma.
) "* *'c' +c ,'c' - ' El módulo de elasticidad para el concreto, , en kgf/cm2, puede tomarse igual a: 0,14 .1.5 para valores de .entre 1440 kgf/m3 y 2500 kgf/m3. Para concretos de peso normal, puede considerarse = 15100 .
c
El módulo de elasticidad del acero de refuerzo se considera igual a 2,1 x 106 kgf/cm2. Salvo que se determine experimentalmente, el coeficiente de Poisson /para el concreto se tomará como 0,20.
{? ´ = Peso Unitario del concreto. {? u = Resistencia especificada del concreto en compresión, kgf/cm2 {? =módulo de elasticidad del acero de refuerzo {? /= coeficiente de Poisson.
'c' *c c {? 0& El concreto se dosificará para asegurar una resistencia promedio a la compresión, , que exceda la resistencia especificada en el proyecto, . ÿos criterios que se establecen en las ecuaciones a continuación, las cuales aseguran un cuantil congruente con los criterios de seguridad de esta Norma 1753:2006.
j? 1 23&45
j? 1 2 6&45 7
j? 19&: 26&45
48
Donde es la resistencia a compresión especificada en el proyecto y es la desviación estándar.
ÿa resistencia especificada del concreto en miembros pertenecientes al sistema resistente a sismos no será menor que 210 kgf/cm2. cuando se utilicen agregados livianos, la resistencia especificada no debe exceder 300 kgf/cm2, a menos que se demuestre experimentalmente que con otras resistencias, los miembros estructurales elaborados con esos materiales, poseen la misma resistencia y capacidad de disipación de energía que aquellos elaborados con concretos normales de igual resistencia.
c
Para la determinación de , se entiende como ensayo de resistencia el promedio de las resistencias de al menos dos cilindros hechos de la misma muestra, ensayados a los 28 días o a la edad de ensayo especificada de acuerdo con la evaluación y ensayos de aceptación. El concreto debe producirse minimizando la frecuencia de resistencias por debajo de ͛, con arreglo a los criterios de aceptación de los ensayos de laboratorios.
En los planos del proyecto se debe indicar claramente la resistencia especificada a la compresión del concreto, , con la cual se ha diseñado cada parte de la estructura.
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0 <; 0
{? <& A menos que se especifique otra cosa, se basará en ensayos a los 28 días. Para concretos que requieren una resistencia especificaciones.
determinada a otra edad, esta se indicará en los planos y
c
{? 0& cuando se empleen los criterios de diseño para el control de flechas producidas en el elemento, ciertas especificaciones tales como: la resistencia del concreto al corte y longitud de transferencia del acero reforzado, los cuales requieren el uso del valor de la resistencia a la tracción del concreto, deben hacerse ensayos de laboratorio de acuerdo con la Norma îenezolana 341 a fin de establecer el valor de que corresponde al valor especificado de . ÿos ensayos de tracción indirecta no se aceptarán como base para el control de la resistencia del concreto en obra.
','cc') *=c* c c ÿa dosificación implica establecer las proporciones apropiadas de los materiales que componen el concreto a fin de obtener la trabajabilidad, resistencia durabilidad requerida. ÿa dosificación debe asarse en múltiples factores tales como: 1) que elementos se van a vaciar; 2) que condiciones ambientales deberán soportar (humedad); 3) que materiales; 4) procedimientos de mezclado; 5) colocación; 6) curado se van a emplear en la obra, etc. Dada la complejidad del problema se han desarrollado numerosos métodos de dosificación {? c ÿa dosificación de los ingredientes del concreto, incluidos los aditivos a ser empleados, debe determinarse a fin de lograr lo siguiente:
j? ÿa trabajabilidad y consistencia adecuadas conforme a lo especificado en la Norma îenezolana 339, para permitir que el concreto sea vaciado fácilmente dentro del encofrado y alrededor del acero de refuerzo, bajo las condiciones de colocación en obra, sin segregación ni exudación excesivas.
c
j? ÿa resistencia y durabilidad en ambientes agresivos cuando se requiera según los requisitos de los mismos. j? El cumplimiento de los requisitos de evaluación y aceptación establecidos según las normas. j? cuando se usen distintos materiales en diferentes partes de la obra, es obligatorio evaluar cada combinación separadamente.
{? 0 0
ÿa dosificación debe cumplir con los requisitos establecidos conforme a la durabilidad del concreto. Deberá determinarse sobre la base de la experiencia en obra y/o mediante mezclas de tanteo con los materiales a emplear, según se especifica en la dosificación con base en experiencias previas, en mezclas de tanteo, o ambas y exceptuando lo permitido por medio de la relación agua/cemento.
Para la dosificación del concreto con base a la experiencia en obra y/o mediante mezclas de tanteo, se debe determinar una resistencia promedio requerida .
ÿa dosificación del concreto se determinará considerando: (i) la resistencia promedio y comparándola con la resistencia promedio de un registro de ensayos aceptable (se dispone de registros adecuados), o; (ii) empleando mezclas de tanteo (no se dispone de registros adecuados) cuando se disponga de un registro de ensayos aceptable. {? 3 > 419&3?9 4 ?
3B9@!A 61
389@!A 61
~? 1 saco de cemento,
~? 1 saco de cemento
~? 21 palas de arena lavada,
~? 18 palas de arena lavada
~? 35 palas de piedra picada,
~? 32 palas de piedra picada
~? 4 tobos de agua
~? 3 tobos de agua
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639@!A 61
689 @!A 61
~? 1 saco de cemento
~? 1 saco de cemento
~? 16 palas de arena lavada
~? 15 palas de arena lavada
~? 30 palas de piedra picada
~? 27 palas de piedra picada
~? 3 tobos de agua
~? 3 tobos de agua
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c * c*' *c c & ?
{? < c 0&Cc D& c ('44B76996& - j? # < Utilizada en los ensayos de compresión, siempre que su capacidad sea suficiente para producir la rotura de la probeta y se pueda regular la velocidad de carga, de modo que se alcance la velocidad requerida para el ensayo. Debe estar provista de dos platos de acero cuya dureza Rockwell c no sea inferior a 60 (Rc). Uno de estos planos, preferiblemente el que se apoya sobre la base superior de la probeta debe ir montado sobre una rótula esférica.
ÿas superficies de los platos cuando éstos estén nuevos, no deben presentar desigualdades superiores a 0,025 mm sin que dichas desigualdades puedan exceder después, una vez usada la máquina, de 0,06 mm. El centro de la superficie esférica de la rótula, debe coincidir con el del plato correspondiente y tendrá su articulación proyectada de tal forma, que permita a éste girar ligeramente e inclinarse ángulos pequeños en cualquier dirección. El diámetro mínimo del plato debe ser 15% mayor que el diámetro del cilindro.
j? E
c
Preferiblemente metálicos, rígidos, estancos de superficie interior lisa, no absorbente y que no reaccione con el concreto. Deben estar provistos de una base metálica maquinada, en el caso de moldes metálicos; en el caso de otros materiales, la base debe ser el mismo material que el de las paredes del molde o metálicas, con planos lisos y con elementos para sujetarla firmemente al molde con el plano perpendicular al eje del cilindro. De tal manera que se consiga un cierre hermético. j? El molde normal debe tener 152,5 ±2,5 mm de diámetro y 305 + 6,0 mm de altura para el tamaño nominal de agregado grueso no mayor de 50 mm. Se pueden utilizar moldes de otras dimensiones, siempre que el diámetro sea como mínimo tres veces el tamaño nominal del agregado grueso. ÿa relación altura a diámetro se debe mantener 2 a 1 y en ningún caso su diámetro debe ser menor de 50 mm.
j? Î De acero, cilíndrica y lisa, de 16 mm de diámetro por 600 mm de longitud, aproximadamente, y punta semiesférica, de 8 mm de radio. j? 4&5( ~? ( De eje rígido o flexible, preferiblemente accionado por un motor eléctrico; cuya frecuencia de vibración sea de 7.000 r.p.m. o más; el diámetro exterior del elemento vibrador debe estar comprendido entre 19 mm y 38 mm.
ÿa longitud mínima del eje debe ser de 40 mm, en todo caso la longitud del eje más el elemento vibrador debe exceder en por lo menos 75 mm la profundidad del elemento que se vibra. ~? (
c
De mesa o de plancha, que tengan dispositivos para que el molde quede bien ajustado. ÿa frecuencia de vibración debe ser de 3.400 r.p.m. y un tacómetro para verificar la frecuencia de vibración. j? Tales como palas, baldes, llanas metálicas y de madera, cucharas, envasadores, cucharones, guantes de goma y recipientes metálicos de mezclado. {? &C c ('44:73::5D& j? c & Es un aparato construido de un material rígido e inatacable por el concreto, con un espesor mínimo de 1.5mm. Su forma interior debe ser la de un tronco de cono, de 200+- 2mm de diámetro de base mayor, 100 +-2mm de diámetro de base menor y 300 +- 2mm de altura. ÿas bases deben ser abiertas, paralelas entre sí y perpendiculares al eje del cono. El molde debe estar provisto de asas y aletas. El interior del molde debe ser relativamente suave y son protuberancias tales como remaches. j? Î & Esta debe ser de acero, recta cilíndrica y lisa, de 16mm de diámetro, 600 mm de longitud aproximada, con el extremo semiesférico de 8mm de radio. j? < & El material a ensayar consiste en una muestra de concreto fresco tomada, según la Norma venezolana cOîEN N 344.
{? 0 El esclerómetro o martillo de Schmidt es un aparato que mide la magnitud del rebote de cierta masa de acero que se hace golpear sobre la superficie del concreto. El golpe se produce al liberar la energía
c
de un resorte que impulsa la masa metálica sobre el concreto. El resorte se dispara cuando la presión que ejerce el operador con el aparato sobre la superficie de concreto, llega al punto conveniente. El rebote es medido en una escala graduada, siendo evidente, en general, que a mayor rebote mayor dureza superficial.
El aparato debe colocarse siempre perpendicular a la superficie del concreto y presionarse firme y lentamente hasta lograr el disparo del resorte. El valor del rebote o rechazo, conocido como Índice Esclerométrico, está influido por varias circunstancias. El ángulo que forma el aparato con la horizontal afecta la magnitud del rebote debido la influencia de la aceleración de la gravedad; por ello el fabricante del equipo ha colocado en el aparato un gráfico con claras instrucciones para la corrección, incluyendo los casos de ejes inclinados.
Otras circunstancias que afectan la magnitud del rebote son de índole particular, como lo fortuito de aplicar el aparato sobre un punto donde se encuentra un poro importante de la masa, con lo cual el rebote dará un resultado poco representativo. O si el disparo es hecho en un punto inmediatamente encima de un grano grueso de piedra o de un refuerzo metálico con muy escaso recubrimiento; tampoco en esos casos el rebote será representativo. Por estas razones, los manuales de uso del esclerómetro permiten, del conjunto de disparos para cada zona, descartar aquellos que se vean notablemente superiores o inferiores al promedio. cuando el esclerómetro se usa sobre superficies de elementos de concreto que ya han cumplido una cierta edad expuestas al medio ambiente, se señala en los manuales de uso la necesidad de raspar esa superficie con un esmeril, para eliminar en esa forma la ͞costra͟ que sobre el concreto se ha producido por el fenómeno de carbonatación.
El ensayo esclerométrico puede ser considerado como un valioso auxiliar dentro de un plan general de mediciones, pero en sí mismo no puede ser relacionado con la resistencia del concreto, por lo cual no se permitirá utilizar como único ensayo para evaluar cuantitativamente la calidad del concreto endurecido. Para ello se requeriría una minuciosa calibración por correlación contra el concreto que se desea evaluar, correlación no siempre fácil de lograr por las altas dispersiones que produce el
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esclerómetro. ? {? " Este ensayo consiste en medir el tiempo que tarda un impulso ultrasónico en atravesar la masa del concreto que se está investigando. En cierto modo se está midiendo el módulo de elasticidad dinámico del concreto el cual, parcialmente, se relaciona con la resistencia mecánica del material.
ÿa técnica más común y confiable es la medición directa que consiste en colocar el emisor y el receptor enfrentados en dos caras opuestas del elemento a estudiar. Ambos terminales deben establecer un buen contacto con la superficie del concreto, evitando vacíos intermedios donde resulta muy baja la îelocidad de propagación. Para lograr ese buen contacto se les unta a los terminales una capa de grasa especial. Ambos terminales están conectados a un aparato que, por interferencia electrónica, indica el tiempo de tránsito del pulso ultrasónico (t) entre la salida y la llegada de la onda. conocida la distancia (ÿ) entre ambos puntos de medición, se obtiene la velocidad característica (ÿ/t) del concreto en esa zona, expresada en Km/s, o en m/s. A mayor velocidad, mayor módulo de elasticidad y mayor resistencia.
Para que los resultados del ensayo de la velocidad del pulso ultrasónico sean confiables, se deben cuidar los siguientes aspectos: - El aparato de ensayo debe estar estrictamente calibrado y usarse en la correspondiente escala de apreciación. El equipo se suministra con una barra que hace las veces de patrón de referencia. - ÿos terminales deben estar en perfecta oposición. Para lograr eso es bueno mantener fijo un terminal y mover ligeramente el opuesto, hasta determinar la lectura mínima. ÿa medición de la distancia entre terminales (ÿ) debe realizarse con precisión al milímetro. - Se debe evitar, en lo posible, la presencia del acero de refuerzo en la línea entre los terminales. Por eso es bueno contar previamente con los planos de detalle estructural o con equipos electromagnéticos especiales para detectar la ubicación de las armaduras, conocidos como pachómetros.
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- Se debe tener alguna idea del estado de humedad del concreto, ya que ella favorece la velocidad de transmisión.
ÿos valores de velocidad de pulso ultrasónico no deben convertirse directamente, y de una manera general, en resistencia mecánica del concreto. Sin embargo, estudios detallados de correlación entre resultados de ultrasonido y resultados de probetas normativas o núcleos, representativos del mismo concreto que se está evaluando, pueden autorizar el uso de esas velocidades para estimar la calidad del concreto en otras partes de la misma obra. Al final de este capítulo se informa sobre esa posibilidad.
Otro uso del ensayo ultrasónico es la detección de posibles defectos internos del concreto, tales como grietas de tamaño importante o macrohuecos. gualmente útil es el empleo del ultrasonido para delimitar zonas de una estructura donde el concreto sea homogéneo en términos de velocidad de propagación. Para cumplir esta condición se acepta que la desviación estándar de la velocidad medida sea inferior a 110 m/seg. vel < 110 m/s cada zona podrá ser comparada, en términos de velocidad de propagación, con otra previamente aceptada, en función de la resistencia normativa obtenida por resultados de cilindros o núcleos. En casos especiales se pueden utilizar otras posiciones de los terminales para el ensayo de ultrasonido: ÿa transmisión semi-directa, cuando los terminales se colocan sobre caras adyacentes de un elemento (superficies en esquina), siempre que mantengan constante la distancia entre los puntos de contacto; y la transmisión indirecta, cuando se colocan sobre el plano de una misma cara. Estas posiciones son útiles para detectar alguna posible falla interna o cercana a la superficie como grietas, delaminaciones, daños por incendio, etc.
{? F ÿos núcleos (core-drill), son probetas cilíndricas cortadas y extraídas de la masa de concreto endurecido. Para ello se usan brocas tubulares de pared delgada y de distintos diámetros, acopladas a un motor que las hace girar sobre su propio eje. Para cortar el concreto, las brocas disponen de una corona de diamantes industriales en su extremo, la cual generalmente se refrigera mediante flujo de agua. El procedimiento es relativamente lento y costoso, por lo que en la planificación de la investigación, se debe procurar tomar el menor número posible de núcleos.
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Para la extracción y ensayo de los núcleos se debe seguir la Norma îenezolana cOîEN N 345, ͞Àétodo para la extracción de probetas cilíndricas de concreto endurecido͟. Es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones: el número mínimo de núcleos a extraer en cada zona dudosa a estudiar es de tres; se debe escoger en esa zona, la región que menos afecte la capacidad resistente; se debe evitar cortar los aceros de refuerzo. El diámetro de la broca depende del tamaño máximo del agregado empleado. Para diámetros menores a 7,50 cm existen ciertas correcciones en los resultados y ofrecen poca confiabilidad y grandes dispersiones. ÿas brocas más frecuentemente empleadas son las de 7,50 cm y 10,00 cm. ÿa oquedad dejada por el núcleo al ser extraído del elemento estructural, deberá ser reparada convenientemente mediante una meticulosa limpieza del orificio, impregnación con adherente epóxico y el posterior relleno con mortero de cemento no contráctil o mortero epóxico.
El concreto de los núcleos extraídos no coincide exactamente en su comportamiento con el concreto de las probetas normativas ensayadas en el laboratorio, debido a varias razones entre las cuales destacan los diferentes procesos en la compactación y curado del material, en el procedimiento de obtención de las probetas (cortadas versus moldeadas) en la edad del concreto al momento de los ensayos, entre otras. ÿas normas consideran que ambos especímenes (núcleos vs. cilindros) no son equivalentes y establecen criterios para la aceptación o el rechazo. Para que estos criterios sean aplicables a los resultados de los núcleos, su ensayo debe ceñirse estrictamente a la citada Norma îenezolana cOîEN N 345.
Para el manejo de los datos de los ensayos de los núcleos, se deben aplicar los siguientes principios: a) ÿa media móvil de cada tres núcleos consecutivos no debe ser inferior al 85% de la resistencia característica. Esta es una de las razones para tomar tres núcleos o más. Es una medida de prudencia tomar la media de los tres de menor resistencia en cada zona. à3³0,85 Fc (8-1) b) Ninguno de los núcleos debe tener una resistencia por debajo del 75% de la resistencia característica. c ³0,75 F à(8-2) Ambos principios son de cumplimiento simultáneo y obligatorio.
c
Para la interpretación de los resultados, la norma no es totalmente explícita, pero es perfectamente válido aprovechar los principios señalados anteriormente para relacionar los datos del ensayo con la supuesta resistencia del concreto colocado, a través de las siguientes expresiones: u à3 /0,85 = F /0,75 c =à (8-3) tomando como estimado el menor valor Fc obtenido ÿa toma, ensayo o interpretación de los resultados de los núcleos, requiere una gran fidelidad al procedimiento normativo y un experimentado conocimiento de toda la tecnología involucrada, ya que se sabe que, para una misma zona de una misma pieza estructural, puede haber diferencias en los resultados, de acuerdo a que el núcleo haya sido vertical u horizontal o que el concreto sea de alta o de baja resistencia o que el daño posible de la broca sobre el cilindro extraído provenga de haber usado un diámetro pequeño o una inadecuada fijación del equipo perforador, etc. En los casos de duda de la calidad del concreto en una obra, la decisión de tomar núcleos debe corresponder a profesionales conocedores y la contratación de su realización e interpretación debe estar en manos de expertos.
