TOMA DE NÚCLEOS Y VIGAS EN CONCRETOS ENDURECIDOS I.N.V. E – 418 – 07
1.
OBJETO 1.1.
Esta norma se refiere al procedimiento de obtención, preparación y ensayo de: (a) núcleos extraídos de estructuras de concreto para determinaciones de longitud o resistencia a la compresión o a la tracción indirecta y, (b) vigas aserradas de estructuras de concreto para determinaciones de resistencia a la flexión.
1.2.
Los valores dados en unidades SI deben ser considerados como la norma.
1.3.
Esta norma no involucra las debidas precauciones de seguridad que se deben tomar para la manipulación de materiales y equipos aquí des critos, ni establece pautas al respecto para el desarrollo de cada proceso en términos de riesgo y seguridad industrial. Es responsabilidad del usuario, establecer las normas apropiadas con el fin de minimizar los riesgos en la salud e integridad física, que se puedan generar debidos a la ejecución de la presente norma y determinar las limitaciones limitaciones que regulen su uso.
2.
EQUIPO 2.1.
Saca núcleos – Para obtener probetas cilíndricas . Si las probetas deben ser extraídas por taladrado perpendicular a una superficie horizontal, resulta satisfactorio un taladro de percusión; pero si las probetas deben ser taladradas en otra dirección o si su diámetro se debe determinar con exactitud para un cálculo más preciso de la resistencia a la compresión, se emplearán brocas de diamante.
2.2.
Sierra – Para obtener probetas en forma de viga del tamaño adecuado para efectuar ensayos de resistencia resistencia a la flexión. flexión. La sierra deberá tener un borde cortante de diamante o carburo de silicio y deberá poder cortar las probetas con las dimensiones prescritas, sin calor excesivo o impacto.
3.
MUESTREO 3.1.
Generalidades – Las muestras de concreto endurecido para uso en la preparación de probetas para ensayos de resistencia, no se deberán tomar hasta que el concreto haya endurecido lo suficiente para permitir la remoción de la muestra sin perturbar la adhesión entre el mortero y el agregado grueso. En general, el concreto deberá tener una edad de catorce (14) días días antes de la extracción de las probetas. Cuando se preparen probetas para ensayos de resistencia de muestras de concreto endurecido, se deberán descartar aquellas que presenten defectos o que se hayan deteriorado durante el proceso de extracción.
Instituto Nacional de Vías
Las probetas que contengan acero de refuerzo no se deberán usar para determinar la resistencia a la tracción indirecta. En caso de ensayos para determinar la resistencia a la flexión, no se usarán probetas que tengan refuerzo en la porción sometida a tensión. Los núcleos que contengan refuerzo y estén destinados a la determinación de la resistencia a la compresión, pueden dar resultados mayores o menores que los núcleos sin acero embebido y, en lo posible, se deben evitar o recortar para eliminar el refuerzo, proporcionando simultáneamente una relación L/D de 1.0 o mayor.
Nota 1.-
3.2.
Extracción de Núcleos – Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de concreto tal como se colocó originalmente y cuidando de no hacerlo en vecindades de juntas o bordes obvios del elemento construido. Las probetas tomadas en dirección perpendicular a una superficie vertical o a una superficie irregular, se deberán extraer lo más cerca que sea posible del centro de la pieza y nunca cerca de juntas o bordes de ella.
3.3.
Remoción de Losas – Se deberá remover una losa de tamaño suficiente para asegurar las probetas de ensayo deseadas, excluyendo todo concreto agrietado, astillado, mal cortado o con cualquier otra irregularidad.
NÚCLEOS 4.
PROBETAS PARA DETERMINACIÓN DE LONGITUD Deberán tener un diámetro de cuando menos 95 mm (3.75”). La medida de la longitud de los núcleos se hará conforme se describe en la norma INV E – 419.
5.
RESISTENCIA A COMPRESIÓN 5.1.
Probetas de Ensayo – Los diámetros nominales de los núcleos para la determinación de la resistencia a compresión deberán ser, como mínimo, de 95 mm (3.75”). Los diámetros de núcleos menores que 95 mm (3.75”) son permitidos cuando es impos ible obtener núcleos con una relación longitud – diámetro (L/D) =1 para la evaluación de la resistencia a la compresión. Para concreto con tamaño máximo nominal mayor a 37.5 mm (1 ½”), el diámetro nomin al debería ser preferiblemente igual a tres (3) veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso, y necesariamente debe ser como mínimo igual a dos (2) veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso. Su longitud, luego del refrentado, deberá estar entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro. Si la relación longitud-diámetro del núcleo excede 2.1, se reduce la longitud del núcleo, para que la relación este entre 2.1 y 1.9. Los núcleos con relaciones longitud-diámetro menores a 1.75 requieren correcciones en la medida del esfuerzo a la compresión. No se deberán ensayar núcleos cuya altura sea inferior al noventa y cinco por ciento (95%) de su diámetro antes del refrentado o menor de su diámetro después de dicha operación
5.2.
Preparación de las bases – Las bases de los núcleos que van a ser ensayados a la compresión, deberán ser sensiblemente lisas, perpendiculares a su eje longitudinal y del mismo diámetro del cuerpo del núcleo. De ser necesario, las bases se deberán aserrar o maquinar hasta cumplir los siguientes requisitos:
E 418 - 2
Instituto Nacional de Vías
5.2.1
Las salientes, si las hay, no se deberán extender más allá de 5 mm (0.2“) de la superficie de la base.
5.2.2
Las superficies de las bases no se podrán apartar de la perpendicularidad al eje longitudinal en más de 1: (0.3d ) o [1:(8d )] donde d es el diámetro promedio del cilindro expresado en milímetros o pulgadas (mm o pulg.)
5.2.3
El diámetro de las bases no deberá diferir en más de 2.5 mm (0.1”) del diámetro medio del núcleo.
5.3.
Acondicionamiento en Humedad – Las probetas de ensayo se deberán sumergir en agua saturada de cal a 23º ± 1.7º C (73.4º ± 3.0º F) por un período no inferior a 40 horas, antes someterlas al ensayo de resistencia a la compresión. Durante el lapso transcurrido entre el retiro de las probetas del agua y el ensayo, se deberán cubrir con una sábana, una arpillera húmeda u otra tela absorbente que resulte adecuada. Cuando lo exija la entidad para la cual se realizan las pruebas, los núcleos se podrán ensayar en una condición de humedad diferente a la alcanzada por la inmersión durante un mínimo de 40 horas. Los factores de corrección por la relación longitud/diámetro que se muestran en la Sección 5.7, son aplicables tanto al concreto seco, como al sometido a inmersión en agua. Instrucciones para la consideración del ensayo en condiciones diferentes a las alcanzadas por inmersión por 40 horas o más, se pueden hallar en el capítulo 17 del documento ACI-301 y en el ca pítulo 4 del ACI-318.
Nota 2.-
5.4.
Refrentado – Las bases de los núcleos se deberán refrentar antes del ensayo de acuerdo con el procedimiento prescrito en la sección pertinente de la norma de ensayo INV E – 403,. Las superficies refrentadas deberán cumplir los requisitos de uniformidad exigidos en la misma norma.
5.5.
Medida – Antes del ensayo, se deberá medir la longitud del núcleo refrentado con aproximación a la décima de pulgada (2.5 mm), longitud que se empleará para el cálculo de la relación longitud/diámetro. El diámetro se determinará promediando dos (2) medidas tomadas en ángulos rectos entre sí, aproximadamente en la mitad de la probeta. Siempre que sea posible, la medida del diáme tro se realizará con aproximación a la centésima de pulgada (0.25 mm), pero como mínimo a la décima de pulgada (2.5 mm). No se ensayaran los núcleos cuya diferencia entre el diámetro mayor y el diámetro menor, exceda el 5% de su diámetro promedio Nota 3.-
La mayoría de los núcleos no tienen la lisura suficiente para justificar medidas del diámetro con aproximación mayor a la décima de pulgada (2.5 mm).
5.6.
Ensayo – El ensayo a compresión de los núcleos se efectuará tal como se describe en la norma INV E – 410, “Resistencia a la compresión de cilindros de concreto”. Los núcleos se ensayaran dentro de los siete días siguientes a la extracción, si no se especifica de otra manera.
5.7.
Cálculos – El cálculo de la resistencia a la compresión de cada probeta se realizará utilizando su sección transversal basada en el diámetro medio determinado según se indicó en la Sección 5.5. Si la relación longitud/diámetro es apreciablemente inferior a 1.75, la resistencia a compresión calculada se deberá multiplicar por un factor de corrección, como se indica a continuación:
E 418 - 3
Instituto Nacional de Vías
Relación L/D
a
Factor de corrección de resistencia
1.75
0.98
1.50
0.96
1.25
0.93
1.00
0.87
a
Estos factores de corrección se aplicarán a 3 concreto liviano (1600 a 1920 kg/m ) y a concreto normal, y son aplicables tanto a concreto seco como húmedo en el momento del ensayo.
Los valores que no estén indicados en la tabla, se obtendrán por interpolación. Los factores de corrección son aplicables para resistencias nominales a la compresión entre 2000 y 6000 lb/pul² (13.8 a 41.4 MPa). (Los factores de corrección dependen de diferentes condiciones, tales como la resistencia y el módulo elástico. Los valores que se dan en la tabla son promedio).
5.8.
Informe – Los resultados se informarán como lo exige la norma INV E – 410, adicionando los siguientes datos:
5.8.1
Longitud de la probeta antes y después del refrentado.
5.8.2
Resistencia a la compresión aproximada a 69 kPa (10 psi) cuando el diámetro se haya medido con aproximación de 0.25mm (0.01”), y a 345 Kpa (50 psi) cuando el diámetro se haya medido con aproximación de 2.5mm (0.1”), luego de la corrección de la relación longitud/diámetro, si ella se requiere.
5.8.3
Dirección de aplicación de la carga en la probeta con respecto al plano horizontal del concreto.
5.8.4
Condición de humedad en el momento del ensayo.
5.8.5
Fecha y hora de obtención, empacado y ensayo del núcleo.
5.8.6
Si fue usada agua para la preparación de las bases de los núcleos, se anotara la fecha y hora en que se completaron las bases y se empaco el núcleo.
5.8.7
Tamaño máximo nominal del agregado pétreo del concreto.
5.9.
Precisión
5.9.1 Se ha encontrado que para un simple operador el coeficiente de variación en núcleos es 3.2% para un rango de resistencia a la compresión comprendido entre 32.0 MPa (4500 psi) y 48.3 MPa (7000 psi). Por consiguiente, los resultados de dos ensayos dirigidos apropiadamente con el mismo operador en
E 418 - 4
Instituto Nacional de Vías
núcleos en la misma muestra de material, no deberían diferir el uno del otro en más de 9% de su promedio.
5.9.2 Se ha encontrad o que para precisión multilaboratorio el coe ficiente de variación en núcleos es 4.7% para un rango de resistencia a la compresión comprendido entre 32.0 MPa (4500 psi) y 48.3 MPa (7000 psi). Por consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos apropiadamente, sobre núcleos obtenidos del mismo concreto endurecido (donde un ensayo simple es definido como el promedio de dos observaciones (núcleos), cada una realizada en perforaciones adyacentes de diámetro 100 mm (4”) ), y probados por dos laboratorios diferentes no deben diferir el uno del otro en más de 13% de su promedio.
5.10. Tolerancias No hay ningún estánd ar aceptado para la determinación de la toleranci a en este ensayo, ninguna declaración sobre tolerancia se ha hecho.
6.
RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INDIRECTA 6.1.
Probetas para Ensayo – Estarán de acuerdo con los requisitos sobre dimensiones, indicados en las Secciones 5.1, 5.2.1 y 5.2.2. Las bases no se deberán refrentar.
6.2.
Condiciones de Humedad – Antes de ensayarlos, los núcleos deberán ser acondicionados como se describe en la Sección 5.3.
6.3.
Superf icies de Soporte – La línea de contacto entre la probeta y cada pieza de apoyo deberá ser recta y libre de salientes o depresiones mayores de 0.01 pulgadas (0.25 mm). En caso contrario, la probeta deberá ser rectificada o refrentada de manera de producir líneas de apoyo que cumplan estos requisitos. No se usarán probetas con salientes o depresiones superiores a 0.1 pulgadas (2.5 mm). Cuando se emplee refrentado, la capa deberá ser tan delgada como sea posible y deberá estar formada de pasta de yeso de alta resistencia.
6.4.
Ensayo – Las probetas se ensayarán de acuerdo con lo indicado en la norma INV E – 411 “Ensayo de tracción indirecta de cilindros normales de concreto”.
6.5.
Cálculos e Informe – El cálculo de la resistencia y el informe se harán conforme lo indica la norma INV E – 411. Cuando se haya requerido rectificación o refrentado de las probetas, el diámetro se deberá medir entre las superficies terminadas. Se deberá indicar que la probeta es un núcleo y su condición de humedad en el momento del ensayo.
7.
RESISTENCIA A LA FLEXIÓN 7.1.
Probetas para Ensayo – Una viga para el ensayo de resistencia a la flexión deberá tener, en general, una sección de 150 mm x 150 mm (6”x6”) (Nota 4). El espécimen deberá tener, cuando menos, 530 mm (21”) de longitud, pero cuando se vayan a realizar dos ensayos de resistencia a la flexión sobre un espécimen, éste deberá tener no menos E 418 - 5
Instituto Nacional de Vías
de 840 mm (33”) de longitud. La operación de aserrado se deberá efectuar de manera que el concreto no se vea debilitado por golpes o por calor. Las superficies aserradas deberás ser lisas, planas, paralelas y libres de huellas, salientes y ranuras. Se deberá tener cuidado durante el manejo de las vigas aserradas, con el fin de evitar astillamientos o agrietamientos. Nota 4.-
En muchos casos, particularmente con prismas cortados de losas de pavimentos, el ancho estará gobernado por el tamaño del agregado pétreo y la profundidad por el espesor de la losa.
7.2.
Acondicionamiento en Humedad – Las probetas de ensayo se deberán sumergir en agua saturada de cal a 23º ± 1.7º C (73.4º ± 3.0º F) por un período no inferior a 40 horas antes de efectuar el ensayo a flexión. El ensayo se deberá efectuar con la mayor prontitud luego de sacar las probetas del agua. Durante el lapso transcurrido entre la remoción del agua y el ensayo, se deberán cubrir con una sábana, una arpillera húmeda u otra tela absorbente que resulte adecuada. Cuando lo exija la entidad para la cual se realizan las pruebas, las vigas se podrán ensayar en una condición diferente a la alcanzada por inmersión durante un mínimo de 40 horas.
Nota 5.-
Cantidades relativamente pequeñas de secado de la superficie de vigas para ensayo de resistencia a la flexión, inducen esfuerzos de tensión en las fibras extremas, los cuales reducen notoriamente la resistencia a la flexión.
7.3.
Ensayo – Las probetas se ensayarán de acuerdo con las disposiciones de la norma INV E – 414, “Resistencia a la flexión del concreto. Método de la viga simple cargada en los tercios de la luz”. Nota 6.-
Las resistencias a compresión de porciones de vigas rotas a la flexión, se pueden determinar ensayando dichas porciones como cubos modificados, de acuerdo con la norma INV E – 413, “Resistencia a la compresión del concreto usando una porción de viga rota en el ensayo de flexión”. El aserrado puede producir reducciones sustanciales de la resistencia a la flexión; por lo tanto, las vigas se deberán ensayar con una superficie moldeada en tensión siempre que sea posible. Se deberá indicar la ubicación de la cara de tensión respecto a la posición del concreto como fue colocado, así como la posición de las superficies aserradas.
Nota 7.-
7.4.
8.
Informe – Los resultados se deberán informar de acuerdo con lo que resulte aplicable de la norma INV E – 414 y los requerimientos de este método, incluyendo la condición de humedad de las vigas en el momento de ensayo, y las caras de tensión con respecto a su posición en la maquina de ensayo.
NORMAS DE REFERENCIA AASHTO
T 24 – 05
ASTM
C 42 – 04
E 418 - 6
