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Manual de Diseño de Mezclas
VOLUMEN I
tamaño completo. Sólo debe utilizarse el agua suficiente para producir el asentamiento requerido sin considerar la cantidad supuesta en las proporciones de prueba. Se debe verificar el peso unitario y el rendimiento del concreto (ASTM C 138) así como el contenido de aire (ASTM 138, C 173 ó C 231). También debe observarse cuidadosamente que el concreto posea la trabajabilidad y las propiedades de acabado adecuadas y que esté libre de segregación. Se deberán hacer los ajustes pertinentes con las proporciones de las mezclas subsecuentes, siguiendo en procedimiento a continuación. Se estima de nuevo la cantidad de agua de mezclado necesaria por metro cúbica de concreto, dividiendo el contenido neto de agua de mezclado de la mezcla de prueba en metros cúbicos. Si el asentamiento de la mezcla de prueba no fue el correcto, se aumenta o se disminuye la cantidad reestimada de agua en 2 kg por cada centímetro de aumento o disminución del asentamiento requerido. Si no se obtuvo el contenido deseado de aire (para concreto con aire incluido), se estima nuevamente el contenido de aditivo requerido para el contenido adecuado de aire y se reduce o aumenta el contenido de agua de mezclado indicado anteriormente en 3 kg/m 3 por cada 1 % de contenido de aire que deba aumentarse o reducirse de la mezcla de prueba previa. Si la base para la dosificación es el peso estimado por metro cúbico de concreto fresco, la reestimación de ese peso se obtiene reduciéndole o aumentándole el porcentaje determinado por anticipado de aumento o disminución del contenido de aire de la mezcla, ajustada respecto a la primera mezcla de prueba. Se calculan los nuevos pesos de la mezcla partiendo del paso 8, modificando el volumen de agregado grueso, si es necesario, para obtener una trabajabilidad adecuada. APLICACIONES APL ICACIONES Apli Ap licac cació ión n 20.4.1 Especificaciones Se requiere concreto para las columnas internas de una edificación. Las consideraciones estructurales exigen que la resistencia especificada sea de 210 kg/cm2 a los 28 días, se cuenta con una desviación estándar en obra de 22.00 kg/cm2. El tamaño de las secciones de la columna y el espaciamiento del refuerzo requieren una consistencia plástica y un tamaño máximo de agregado de 3/4”. Utilice el método ACI.
Materiales: Cemento: Marca Tipo Procedencia Peso específico
= Sol =I = Cementos Lima SA = 3.11
Agregados:
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Diseño: Concreto Normal
Cuarta Parte
253
Fino
Grueso
Cantera: Perfil: Peso específico de masa: Contenido de humedad: Absorción: Peso seco suelto: Peso seco compactado: Módulo de fineza: Tamaño máxima nominal:
La Molina 2.61 2.50 % 1.00 % 1711.00 kg/m3 1896.00 kg/m3 3.00 -
Santa Clara Anguloso 2.90 1.50 % 0.70 % 1536.00 kg/m3 1653.00 kg/m3 6.00 3/4“
Tipo: Peso Específico:
Agua potable – San Borja 1000.00 kg/m3
Agua:
Procedimiento Cálculo de la resistencia requerida
De las especificaciones de obra: f’c = 210 kg/cm2
n > 30 pruebas
s = 22.00 kg/cm2
La resistencia promedio a la compresión f’cr debe ser la mayor entre las ecuaciones (1) y (2): f’cr = f’c + 1.34s f’cr = f’c + 2.33s – 35
(1) (2)
Reemplazando valores: f’cr = 210 + 1.34x22.00 f’cr = 210 + 2.33x22.00 - 35 por lo tanto:
= 239.48 kg/cm2 = 226.26 kg/cm2 f’cr = 239.48 kg/cm2
Selección del asentamiento
Según las especificaciones, las condiciones de colocación requieren que la mezcla de concreto tenga una consistencia plástica, a la que corresponde un asentamiento asentamiento = 3” - 4”. Tabla 20.4.12 MEZCLAS SEGÚN SU ASENTAMIENTO
CONSISTENCIA
SLUMP TRABAJABILIDAD TRABAJABILIDA D
COMPACTACIÓN
Seca
1" - 2" Poco trabajable
Vibración normal
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254
Manual de Diseño de Mezclas
VOLUMEN I
Tamaño máximo nominal = 3/4” Selección del volumen unitario de agua de diseño
Con los valores: asentamiento ingresamos ingresamos a la tabla:
= 3” a 4”, sin aire incorporado, TMN = 3/4”, Tabla 20.4.13
Agua de mezclado = 205 205 kg/m3 Selección del contenido de aire
La estructura a ser vaciada no va ha estar expuesta a condiciones de intemperismo severo; por lo tanto, no es necesario incorporar aire a la mezcla. Con el Tamaño máximo nominal = 3/4”, ingresamos a la tabla: Tabla 20.4.14
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Diseño: Concreto Normal
Cuarta Parte
255
Al no existir problemas problemas de durabilidad, durabilidad, el diseño sólo tomará en cuenta la resistencia. Con el f’cr = 239.48 kg/cm2, ingresamos a la tabla e interpolamos:
a
c
0.70
0.08
50.00
(239.48
x
200.00)
0.64
Tabla 20.4.15
Relación agua/cemento por resistencia = 0.64 Cálculo del contenido de cemento
El cemento requerido es igual al contenido de agua de mezclado, dividido entre la relación agua/cemento: Contenido de cemento = 205/0.64 = 320.31 kg/m3 = 7.54 bol/m3 Estimación del contenido de agregado grueso
Tabla 20.4.16 Con los valores TMN = 3/4” y módulo de fineza del agregado fino = 3.00, ingresamos a la tabla:
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Manual de Diseño de Mezclas
VOLUMEN I
Volumen seco y compactado del agregado grueso b/bo = 0.60 Peso seco del agregado grueso = 0.60 x 1653.00 = 991.80 kg/m3 Estimación del contenido de agregado fino
Existen dos procedimientos para la determinación del contenido de agregado fino: Método de peso y Método de volumen absoluto; se utilizará el segundo método por ser más exacto. El volumen absoluto de agregado fino es igual a la diferencia entre la unidad y la suma de los volúmenes absolutos conocidos: Volumen absoluto: Cemento = 320.31/(3.11 x 1000) Agregado grueso grueso = 991.80/(2.90 x 1000) Agua = 205/(1 x 1000) 1000) Aire = 2.0 % Suma de volúmenes absolutos conocidos
= 0.103 m3 = 0.342 m3 = 0.205 m3 = 0.020 m3 = 0.670 m3
Volumen Absoluto de Agregado Fino = 1 – 0.670 = 0.330 m3 Peso Seco del Agregado Fino = 0.330 x 2.61 x 1000 = 861.30 kg/m3 Presentación del diseño de la mezcla en estado seco
Las cantidades de materiales de la mezcla en estado seco son: Cemento Agregado fino fino Agregado grueso grueso Agua
= 320.31 kg/m3 = 861.30 kg/m3 = 991.80 kg/m3 = 205.00 kg/m3
Las proporciones de materiales de la mezcla en estado seco son: Cemento Agregado fino fino Agregado grueso grueso Agua
= 320.31/320.31 = 861.30/320.31 861.30/320.31 = 991.80/320.31 991.80/320.31 = 205/320.31
= 1.00 = 2.69 = 3.10 = 27.20 kg/bolsa kg/bolsa
Ajustes por humedad humedad del agregado agregado
Las cantidades de los materiales que integran la unidad cúbica de concreto deben ser corregidos en función de las condiciones de humedad de los agregados. Peso húmedo del agregado fino = 861.30 x 1.025 = 882.83 kg/m3 Peso húmedo del agregado grueso = 991.80 x 1.015 = 1006.68 kg/m3
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Diseño: Concreto Normal
Cuarta Parte
257
Agua de mezcla mezcla corregida: corregida: Agua efectiva
= 205.00 – 12.92 12.92 – 7.93 =184.15 =184.15 kg/m3
Presentación de diseño de la mezcla en estado húmedo
Las cantidades de materiales de la mezcla en estado húmedo son: Cemento Agregado fino fino Agregado grueso grueso Agua
= 320.31 kg/m3 = 882.83 kg/m3 =1006.68 kg/m3 kg/m3 = 184.15 kg/m3
Las proporciones de materiales de la mezcla en estado húmedo son: Cemento Agregado fino fino Agregado grueso grueso Agua
= 320.31/320.31 = 882.83/320.31 882.83/320.31 = 1006.68/320.31 1006.68/320.31 = 184.15/320.31 184.15/320.31
= 1.00 = 2.76 = 3.14 = 24.43 kg/bolsa kg/bolsa
Presentación de los pesos por tanda de una bolsa
Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en una tanda de una bolsa, se multiplica la proporción en peso, ya corregida por humedad del agregado, por el peso de una bolsa de cemento: Cemento Agregado fino fino Agregado grueso grueso Agua
= 1.00 x 42.5 = 2.76 x 42.5 = 3.14 x 42.5 = 184.15/320.31 184.15/320.31
= 42.50 kg/bolsa = 117.30 kg/bolsa kg/bolsa = 133.45 kg/bolsa kg/bolsa = 24.43 kg/bolsa kg/bolsa
Apli Ap licac cació ión n 20.4.2 Especificaciones Resuelva la aplicación 20.4.1, Diseño de Mezclas por el Método ACI, utilizando DIMEZCO 2000. Procedimiento Inicie DIMEZCO 2000, en el Menú Herramientas, haga clic en Opciones, seleccione la ficha Concretos, morteros, seleccione el Método ACI para el Diseño de concreto normal, pesado y masivo.
Acceda sucesivamente sucesivamente a las pantallas indicadas y complete los datos solicitados: Título, Materiales, Especificaciones, Resistencia a la compresión, compresión, Valores de diseño y Diseño. Este acceso puede efectuarlo desde la barra de menús o la barra de vistas.
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258
Manual de Diseño de Mezclas
VOLUMEN I
Ingrese los datos que identifican el proyecto: datos de la obra y datos complementarios. Para salir de la pantalla mostrada haga clic en Cerrar . Figura 20.4.2
2. Materiales Ingrese las características de los materiales que componen el concreto: Cemento, Agregado fino, Agregado grueso, Agua y Aditivo. Para salir de la pantalla mostrada haga clic en Cerrar .
Figura 20.4.3
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Diseño: Concreto Normal
Cuarta Parte
259
Uso de aire incorporado: incorporado : Seleccione la opción “No” Condiciones especiales: Seleccione “Exposición normal al clima” Las condiciones ambientales y de exposición a la que estará sometido el concreto son normales, por lo tanto no es necesario incorporar aire a la mezcla. Figura 20.4.4
Haga clic en Ac eptar ept ar . 4. Resistencia a la compresión. Ingrese lo siguiente:
Por resistencia: 210.00 kg/cm2 Seleccione la opción “Registro de ensayos igual o mayor a 30 ensayos” Desviación estándar: 22.00 kg/cm2 Figura 20.4.5
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Manual de Diseño de Mezclas
VOLUMEN I
Haga clic en Aceptar. 5. Valores de diseño. En el menú Datos , haga clic en Valores de diseño , aparece una ventana presentando dos columnas de datos: la primera columna presenta los valores recomendados por el ACI; la segunda, los valores asumidos por el usuario. Estos valores pueden ser modificados: Volumen Unitario de Agua, Contenido de Aire Atrapado, Contenido de Aire Total, Relación AguaCemento, Contenido de Agregado Grueso y Contenido de Cemento. Si requiere ayuda para modificar los valores de diseño, haga clic en Ver tabla del valor seleccionado. La columna de valores con encabezamiento Seleccionado , resume los valores recomendados por el método utilizado, selecciona valores a partir de los datos ingresados en las ventanas anteriores, utilizando las recomendaciones, criterios y valores proporcionados por el método. En consecuencia, si se modifica los valores en esas ventanas, se actualizan los valores en esta ventana. De forma predeterminada los valores de las columnas Seleccionado y Asumido son iguales, sólo en esta última se puede modificar los valores, con los cuales de procesa el diseño de mezclas de concreto.
Figura 20.4.6
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Diseño: Concreto Normal
Cuarta Parte
261
En el menú Ver, haga clic en Ver datos se presentará en la pantalla todos los datos ingresados y aparecerá una marca de verificación junto al comando cuando los datos estén visibles. Es posible revisar y modificar los datos, accediendo a las pantallas anteriores. Figura 20.4.7 Visualización de datos
6. Diseño Diseño.. En el menú Diseño , haga clic en Diseño de mezcla . Esta orden carga la ventana presentando los resultados del diseño de mezcla: cantidad y proporciones corregido por humedad del agregado.
Figura 20.4.8 Cantidades corregido por humedad