2014
INVESTIGACION DE ENSAYOS DE LABORATORIO DE CONCRETO Y ACERO
MECANICA DE SOLIDOS
PRESENTA: ANGEL ORLANDO NOGUEZ GONZALEZ
FACULTAD DE INGENIERIA BUAP INVESTIGACION DE PRUEBAS DE LABORATORIO DE CONCRETO Y ACERO 14/10/2014
INDICE: INTRODUCCION……………………………………………………………………..……….1
ELABORACION DE ESPECIMENES………………………………………………..…….3
CURADO DE LOS ESPECIMENES DE CONCRETO HIDRAULICO…………………………………………………………………………..…….4
RESISTENCIA A LA COMPRESION DE CILINDROS DE CONCRETO………………………………………………………………………………….5
TENSION DE ACERO DE REFUERZO………………………………….…………..….11
APENDICE…………………………………………………………………….……..…….16
TABLA I…………………………………………………………………….………..…..……….22
TABLA II………………………………………………………………………...……….…….23
CONCLUSION…………………………………..………………………….……..………….24 ANEXO………………………………………………………………………………..………..25 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………….……………………….….35
INTRODUCCION:
EN EL PRESENTE TRABAJO DESCRIBO LAS PRUEBAS YA ANTES REALIZADAS DE CONCRETO Y ACERO, EL OBJETIVO FUNDAMENTAL ES QUE TENGA UNA METODOLOGIA QUE LO INTRODUZCA UNA CORRECTA EJECUCION, BASANDOME EN LAS NORMAS ADECUADAS DE MEXICO.
PARA QUE SE LOGREN LAS PRUEBAS SE DEBE DETALLAR LO MAS POSIBLE LA PRUEBA, EL OBJETIVO, EL EQUIPO A UTILIZAR, EL PROCEDIMIENTO EMPLEADO,CALCULOS ,RESULTADOS, LAS CAUSAS MAS FRECUENTES DE ERROR, ETC.
SE DEBE PROCURAR TENER MUCHO CUIDADO DE QUE EL EQUIPO SEA REVISADO DETALLADAMENTE PARA COMPROBAR SU CALIBRACION, EL DETERIORO POR EL USO PUEDE MODIFICAR LAS CALIBRACIONES, ADEMAS DEL DESGASTE.
UNA SUGERENCIA PODRIA SER QUE SE EFECTUE DETALLADAS INSPECCIONES OCASIONALES DEL LABORATORIO POR ALGUN DIRECTIVO COMO MEDIO PARA COMPROBAR SI SE CUENTA CON EL EQUIPO APROPIADO, QUE EL MANTENIMIENTO SEA SATISFACTORIO, SI LOSPROCEDIMIENTOS DE PRUEBA DE PRUEBA SON CORRECTOS, SI SE OBSERVAN LAS MEDIDAS DE SEGURIDAD ADECUADAS.
SIN EMBARGO, LA INSPECCION NO DEBE SER UNA MOLESTA BUSQUEDA DE ERRORES, SINO DEBE MOTIVAR EL INTERES DE LOS DIRECTIVOS EN EL MANTENIMIENTO Y SUPERACION DEL LABORATORIO EN CONJUNTO.
ESTE MANUAL VA DIRIGIDO A TODO ESTUDIANTE, ESPERO MOTIVE PARA QUE POSTERIORMENTE PUEDA DECIDIR EL ESTUDIANTE EL CORRECTO EMPLEO DE MATERIALES EN LA OBTENCION DE CONCRETOS DE CALIDAD MAS CORRECTA O ADECUADA A LAS EXIGENCIAS NECESARIAS O REQUERIDAS DE LAS ESTRUCTURAS QUE SE CONSTRUYA, APOYANDOSE DE LA REALIZACION DE PRUEBAS.
CONCLUSION:
El ensayar una varilla por la prueba de tensión nos da como resultado el poder observar cómo se comporta este material ante este tipo de pruebas y así poder verificar los resultados obtenidos con los establecidos en las normas y comprobar que están en lo permitido. Además, en la experiencia personal, comparando esta prueba con las de compresión al concreto puedo decir que el comportamiento es distinto, pero con ciertas similitudes, lo que nos hace apreciar más claramente las diferentes propiedades de cada material y así saber bajo qué condiciones se les puede sacar un mayor provecho a estos materiales, Me hubiera gustado tener un estudio más completo de más materiales para tener una idea más clara de su comportamiento.
ANEXO. Prueba de resistencia a la Compresión del concreto La resistencia a la compresión de las mezclas de concreto se puede diseñar de tal manera que tengan una amplia variedad de propiedades mecánicas y de durabilidad, que cumplan con los requerimientos de diseño de la estructura. La resistencia a la compresión del concreto es la medida más común de desempeño que emplean los ingenieros para diseñar edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide tronando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayos de compresión, en tanto la resistencia a la compresión se calcula a partir de la carga de ruptura dividida entre el área de la sección que resiste a la carga y se reporta en mega pascales (MPa) en unidades SI. Los requerimientos para la resistencia a la compresión pueden variar desde 17 MPa para concreto residencial hasta 28 MPa y más para estructuras comerciales. Para determinadas aplicaciones se especifican resistencias superiores hasta de 170 MPa y más. ¿Por qué se determina la Resistencia a la compresión?
• Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión se usan fundamentalmente para determinar que la mezcla de concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada, ƒ´c, del proyecto. • Los resultados de las pruebas de resistencia a partir de cilindros moldeados se pueden utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia del concreto en estructuras, para programar las operaciones de construcción, tales como remoción de cimbras o para evaluar la conveniencia de curado y protección suministrada a la estructura. Los cilindros sometidos a ensayo de aceptación y control de calidad se elaboran y curan siguiendo los procedimientos descritos en probetas curadas de manera estándar según la norma ASTM C31 “Práctica estándar para elaborar y curar cilindros de ensaye de concreto en campo”. Para estimar la resistencia del concreto in situ, la norma ASTM C31 formula procedimientos para las pruebas de curado
en campo. Las probetas cilíndricas se someten a ensayo de acuerdo a ASTM C39, “Método estándar de prueba de resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto”. • Un resultado de prueba es el promedio de, por lo menos, dos pruebas de resistencia curadas de manera estándar
o convencional elaboradas con la misma muestra de concreto y sometidas a ensaye a la misma edad. En la mayoría de los casos, los requerimientos de resistencia para el concreto se realizan a la edad de 28 días.
• Al diseñar una estructura los ingenieros se valen de la resistencia especificada, ƒ´c, y especifican el concreto que cumpla con el requerimiento de resistencia estipulado en los documentos del contrato del proyecto. La mezcla de concreto se diseña para producir una resistencia promedio superior a la resistencia especificada de manera tal que se pueda minimizar el riesgo de no cumplir la especificación de resistencia. Para cumplir con los requerimientos de resistencia de una especificación de proyecto se aplican los siguientes dos criterios de aceptación: **El promedio de tres ensayes consecutivos es igual o supera a la resistencia especificada, ƒ´c. ** Ninguno de los ensayes de resistencia deberá arrojar un resultado inferior a ƒ´c en más de 3.45 MPa, ni ser superior
en más de 0.10 ƒ´c, cuando ƒ´c sea mayor de 35 MPa. Resulta importante comprender que una prueba individual que caiga por debajo de ƒ´c no necesariamente constituye un fracaso en el cumplimiento de los requerimientos del trabajo. Cuando el promedio de las pruebas de resistencia de un trabajo caiga dentro de la resistencia promedio exigida, ƒ´c, la probabilidad de que las pruebas de resistencia individual sean inferiores a la resistencia especificada es de aproximadamente 10% y ello se tiene en cuenta en los criterios de aceptación. Cuando los resultados de las pruebas de resistencia indican que el concreto suministrado no cumple con los requerimientos de la especificación es importante reconocer que la falla puede radicar en las pruebas, y no en el concreto. Ello es particularmente cierto si la fabricación,
manejo, curado y pruebas de los cilindros no se realizan en conformidad con los procedimientos estándar. Ver “Baja resistencia de cilindros de concreto”, revista C y T , marzo 2006. Los registros históricos de las pruebas de resistencia se utilizan para establecer la resistencia promedio deseada de mezcla de concretos para obras futuras. Cómo realizar la prueba de Resistencia del concreto • Las cilindros para pruebas de aceptación deben tener un tamaño de 6 x 12 pulgadas (150 x 300 mm) o 4 x 8 pulgadas (100 x 200 mm), cuando así se especifique. Las probetas más pequeñas tienden a ser más fáciles de elaborar y manipular en campo y en laboratorio. El diámetro del cilindro utilizado debe ser como mínimo tres veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso que se emplee en el concreto. • El registro de la masa de la probeta antes de cabecearla constituye una valiosa Información en caso de desacuerdos. • Con el fin de conseguir una distribución Uniforme de la carga, generalmente los cilindros se cabecean con mortero de azufre (ASTM C 617) o con almohadillas de neopreno (ASTM C 1231). El cabeceo
de azufre se debe aplicar como mínimo dos horas antes y preferiblemente un día antes de la prueba. • Las almohadillas de neopreno se pueden usar para medir las resistencias del concreto entre 10 a 50 MPa. Para resistencias mayores de hasta 84 Mpa se permite el uso de las almohadillas de neopreno siempre y cuando hayan sido calificadas por pruebas con cilindros compañeros con cabeceo de azufre. Los requerimientos de dureza en durómetro para las almohadillas de neopreno varían desde 50 a 70 dependiendo del nivel de resistencia sometido a ensaye. Las almohadillas se deben sustituir si presentan desgaste excesivo. • No se debe permitir que los cilindros se sequen antes de la prueba. • El diámetro del cilindro se debe medir en dos sitios en ángulos rectos entre sí a media altura de la probeta y deben promediarse para calcular el área de la sección. Si los dos diámetros medidos difieren en más de 2%, no se debe someter a prueba el cilindro. • Los extremos de las probetas no deben presentar desviación con respecto a la perpendicularidad del eje del cilindro en más 0.5% y los extremos deben hallarse
planos dentro de un margen de 0.002
pulgadas (0.05 mm).
• Los cilindros se deben centrar en la máquina de ensayo de compresión y cargados hasta completar la ruptura. El régimen de carga con máquina hidráulica se debe mantener en un rango de 0.15 a 0.35 MPa/s durante la última mitad de la fase de carga. Se debe anotar el tipo de ruptura. La fractura cónica es un patrón común de ruptura. • La resistencia del concreto se calcula dividiendo la máxima carga soportada por la probeta para producir la fractura entre el área promedio de la sección. ASTM C 39 presenta los factores de corrección en caso de que la razón longitud diámetro del cilindro se halle entre 1.75 y 1.00, lo cual es poco común. Se 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 próximo de 0.1 MPa. • El técnico que efectúe la prueba debe anotar la fecha en que se recibieron las probetas en el laboratorio, la fecha de la prueba, la identificación de la probeta, el diámetro del cilindro, la edad de los cilindros de prueba, la
máxima carga aplicada, el tipo de fractura y todo defecto que presenten los cilindros o su cabeceo. Si se mide, la masa de los cilindros también deberá quedar registrada. • La 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 compañeros del mismo conjunto y probados a la misma edad deberá ser en promedio de aproximadamente. 2 a 3% de la resistencia promedio. Si la diferencia entre los dos cilindros compañeros Sobre pasa con demasiada frecuencia 8%, o 9.5% para tres cilindros compañeros, se deberán evaluar y rectificar los procedimientos de ensaye en el laboratorio. • Los resultados de las pruebas realizadas en diferentes laboratorios para la misma muestra de concreto no deberán diferir en más de 13% aproximadamente del promedio de los dos resultados de las pruebas. • Si uno o dos de los conjuntos de cilindros se truenan a una resistencia menor a ƒ´c, evalúe si los cilindros presentan
problemas obvios y retenga los cilindros sometidos a ensaye para examinarlos posteriormente. A menudo, la causa de una prueba malograda puede verse fácilmente en el cilindro, bien inmediatamente o mediante examen petrográfico. Si se desechan o botan estos cilindros se puede perder una oportunidad fácil de corregir el problema. En algunos casos se elaboran cilindros adicionales de reserva y se pueden probar si un cilindro de un conjunto se truena a una resistencia menor. • Una prueba a los tres o siete días puede ayudar a detectar problemas potenciales relacionados con la calidad del concreto o con los procedimientos de las pruebas en el laboratorio, pero no constituye el criterio para rechazar el concreto. • La norma ASTM C 1077 exige que los técnicos del laboratorio que participan en el ensaye del concreto deben estar certificados. • Los informes o reportes sobre las pruebas de resistencia a la compresión son una fuente valiosa de información para el equipo del proyecto para el proyecto actual o para proyectos futuros. • Los reportes se deben remitir lo más pronto posible al productor del concreto, al contratista y al representante del propietario.
Referencias: 1. ASTM C 31, C 39, C 617, C 1077, C 1231, Annual Book of ASTM Standards, Vol. 04.02, ASTM, West Conshohocken, PA, www.astm.org. 2. Concrete in Practice Series, NRMCA, Silver Spring, MD, www.nrmca.org. 3. In-Place Strength Evaluation - A Recommended Practice, NRMCA Publication 133, NRMCA RES Committee, NRMCA, Silver Spring, MD. 4. How producers can correct improper test-cylinder curing, Ward R. Malisch, Concrete Producer Magazine, November 1997, www.worldofconcrete.com. 5. NRMCA/ASCC Checklist for Concrete Pre-Construction Conference, NRMCA, Silver Spring, MD 6. Review of Variables That Influence Measured Concrete Compressive Strength, David N. Richardson, NRMCA Publication 179, NRMCA, Silver Spring, MD. 7. Tips on Control Tests for Quality Concrete, PA015, Portland Cement Association, Skokie, IL, www.cement.org. 8. ACI 214, Recommended Practice for Evaluation of Strength Tests Results of Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, www.concrete.org.
PRACTICA DE TENSION DE ACERO.
Objetivo El alumno determinara la resistencia a la tensión del acero mediante el ensaye a una probeta de dimensiones predeterminadas, identificando las cargas que definen al esfuerzo de fluencia y esfuerzo último, respectivamente, además de elaborar la gráfica de esfuerzo del acero, identificando los puntos de la gráfica. Introducción En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas: Deformaciones elásticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial. El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico del material. Así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. La tensión más elevada que se alcanza en esta región se denomina límite de fluencia y es el que marca la aparición de este fenómeno. Pueden existir dos zonas de deformación elástica, la primera recta y la segunda curva, siendo el límite de proporcionalidad el valor de la tensión que marca la transición entre ambas. Generalmente, este último valor carece de interés práctico y se define entonces un límite elástico (convencional o práctico) como aquél para el que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.). Se obtiene trazando una recta paralela al tramo proporcional (recto) con una deformación inicial igual a la convencional. Fluencia o cedencia. Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada. El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, mecanismo mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se logra liberar las dislocaciones produciéndose la deformación bruscamente. La deformación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Luders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la
transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente. Las deformaciones en esta región son más acusadas que en la zona elástica. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona. La estricción es la responsable del descenso de la curva tensión-deformación; realmente las tensiones no disminuyen hasta la rotura, sucede que lo que se representa es el cociente de la fuerza aplicada (creciente) entre la sección inicial y cuando se produce la estricción la sección disminuye, efecto que no se tiene en cuenta en la representación gráfica. Los materiales frágiles no sufren estricción ni deformaciones plásticas significativas, rompiéndose la probeta de forma brusca. Terminado el ensayo se determina la carga de rotura, carga última o resistencia a la tracción: la máxima resistida por la probeta dividida por su sección inicial, el alargamiento en (%) y la estricción en la zona de la rotura. Otras características que pueden caracterizarse mediante el ensayo de tracción son la resiliencia y la tenacidad, que son, respectivamente, la energía elástica y total absorbida y que vienen representadas por el área comprendida bajo la curva tensión-deformación hasta el límite elástico en el primer caso y hasta la rotura en el segundo. Material 1 probeta de varilla 3/8” de 60 cm de longitud Vernier Marcador de tinta permanente Marcador de tinta de base de agua Arco con segueta Micrómetro con base magnética Máquina Universal Franela Desarrollo
a) Se corto una muestra de varilla de 60 cm de 3/8”, grado 42, San Luis (SAN423). b) La varilla se marco con el marcador de tinta permanente a cada 20 cm, del centro hacia arriba y hacia abajo, se identifico que el material tenía la suficiente corrugación, para que no afecte la adherencia al concreto. c) Se coloco esta misma en la Maquina Universal junto con el micrómetro con base magnética junto a la platina, en una base de metal. d) Se marcaron con el marcador a base de agua, las cargas obtenidas por la Maquina Universal con base a la deformación que se iba realizando y se media con ayuda del Micrómetro. e) Se prosiguió con esto hasta lograr la falla de la varilla y unas cuantas mediciones más.
Cálculos Conversión del diámetro de la varilla pulgadas a centímetros
Conclusiones Se determino la gráfica de curva de esfuerzo-deformación del acero de refuerzo, comprobándose las propiedades geométricas de las corrugaciones, según la norma B-294-1996, notándose que la carga última y el esfuerzo de fluencia, son satisfactorias, dando una resistencia factible del más del 200%. Se observo también que la falla de la varilla fue cónica o punta de lápiz, demostrando con esto la calidad del material y de la prueba.
BIBLIOGRAFIA:
Apuntes teoría comportamiento de materiales http://www.quiminet.com/articulos/la-varilla-de-acero-corrugada20839.htm www.imcyc.com/normas/NMX-C-407-ONNCCE-2000.pdf
