NORMA TÉCNICA COLOMBIANA
NTC 5721 2009-10-21
METODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE ENERGIA (TENACIDAD) DE CONCRETO REFORZADO CON FIBRA
E:
TEST METHOD FOR ENERGY ABSORTION CAPABILITY OF CONCRETE FIBER REINFORCED
CORRESPONDENCIA: DESCRIPTORES:
concreto lanzado, concreto reforzado con fibra, tenacidad.
I.C.S.: 91.100.30 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435
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Editada 2009-10-30
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5721 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2009-10-21. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 100 Concretos, morteros, agregados y Grouts, coordinado por ASOCRETO como secretaría técnica de normalización. ACOFER LTDA. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE PRODUCTORES DE CONCRETO ASOCRETO CEMENTO ARGOS S.A. CONCONCRETO S.A. CONCRELAB LTDA. CONTECON-URBAR S.A. ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA GRAVILLERA ALBANIA S.A. HOLCIM COLOMBIA S.A.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS - ICONTEC INSTITUTO COLOMBIANO DE PRODUCTORES DE CEMENTO -ICPCIMOCOM S.A. PROALCO S.A. SIKA COLOMBIA S.A. TOXEMENT SA UNIVERSIDAD JAVERIANA UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO -USTA-
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
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NTC 5721
CONTENIDO Página 1.
ALCANCE.....................................................................................................................1
2.
REFERENCIAS NORMATIVAS ...................................................................................1
3.
DEFINICIONES.............................................................................................................2
4.
PRINCIPIO....................................................................................................................2
5.
APARATOS Y EQUIPOS .............................................................................................2
6.
PROBETA DE ENSAYO ..............................................................................................2
7.
PROCEDIMIENTO........................................................................................................3
7.1
ADECUACIÓN Y MANEJO DE LAS PROBETAS.......................................................3
7.2
APLICACIÓN DE LA CARGA, LECTURA DE DEFLEXIÓN Y FALLA DE LAS PROBETAS....................................................................................4
8.
CÁLCULOS ..................................................................................................................5
9.
INFORME......................................................................................................................6
ANEXOS ANEXO A (Informativo) BIBLIOGRAFÍA........................................................................................................................7 FIGURAS Figura 1. Esquema del montaje del ensayo .........................................................................3 Figura 2. Evolución de carga (N) vs. Deflexión (mm) de la probeta en el centro de la losa .................................................................................................................................5 Figura 3. Evolución de Energía (J) vs. Deflexión (mm) de la probeta en el centro de la losa ............................................................................................................5
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NTC 5721
METODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE ABSORCIÓN DE ENERGIA (TENACIDAD) DE CONCRETO REFORZADO CON FIBRA
1.
ALCANCE
Esta norma establece el método de ensayo para determinar el comportamiento carga contra deflexión de una probeta de concreto reforzada con fibra, con el fin de calcular la capacidad de absorción de energía del elemento hasta una deflexión específica. Está principalmente orientado a evaluar el desempeño del concreto lanzado reforzado con fibra. Sin embargo este método de ensayo puede ser empleado en la evaluación de concreto con otros tipos de refuerzo para efectos comparativos y aplicaciones. 1.2 Los valores normativos se indican de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades. NTC 1000 (ISO 1000). 1.3 Esta norma no pretende señalar todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad del usuario establecer las prácticas de seguridad y salud ocupacional y aplicar las limitaciones reglamentarias determinadas. Las mezclas frescas de cemento hidráulico son cáusticas y pueden causar irritaciones en la piel y tejidos, debido a exposición prolongada. Se recomienda el uso de guantes, traje de protección y protección visual. En caso de exposición es recomendable lavar la parte afectada con abundante agua. En el caso de los ojos, lavar con agua limpia por lo menos durante 15 min. En cualquier caso, se debe tener asistencia médica idónea. 2.
REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada. Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección). NTC 550, Concretos. Elaboración y curado de especímenes de concreto en obra. NTC 1000, Metrología. Sistema Internacional de Unidades.
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DEFINICIONES
3.1 Fibra. Filamentos delgados y alargados en forma de haz, malla o trenza de cualquier material natural o fabricado que pueden ser distribuidos dentro del concreto mezclado en estado fresco. 3.2 Tenacidad. Es la energía absorbida por el espécimen equivalente al área bajo la curva de carga-deflexión entre el inicio de la carga y una deflexión central especificada. 4.
PRINCIPIO
El presente procedimiento de ensayo somete una losa de concreto reforzado con fibra o concreto convencional de base cuadrada a una carga creciente en condiciones de deflexión controlada, usando un émbolo rígido para la aplicación de la carga situado en el centro del espécimen. Durante la aplicación de la carga se mide simultáneamente la deformación con el objeto de obtener la curva de carga-deflexión de la probeta hasta alcanzar una deflexión de 30 mm en el punto central de la losa. 5.
APARATOS Y EQUIPOS
5.1 Dispositivo de carga: Este dispositivo debe tener una capacidad mínima de 100 kN y una resolución mínima de 20 N. Si el dispositivo que aplica la carga no cuenta con un lector de carga incorporado, puede utilizarse una celda de carga que cumpla con las especificaciones anteriores. La rigidez y el sistema de control de la máquina deben permitir el control del ensayo en función de la deflexión. El dispositivo de aplicación de la carga debe contar con rótulas de forma que se garantice la aplicación de la carga axial. 5.2 Dispositivo medidor de deformación: un transductor electrónico o un comparador de carátula pueden ser utilizados con una resolución mínima de 0,01 mm. 5.3 Bastidor: marco metálico cuadrado rígido y nivelado de 500 mm de lado como medidas internas, con de un borde perimetral de 50 mm de ancho sobre el que el espécimen se debe apoyar. 5.4 Mortero de nivelación: material de asiento entre el espécimen y el bastidor empleado para la nivelación del espécimen y la repartición uniforme de la carga en los bordes de la losa. 5.5
Cortadora de disco diamantado.
5.6
Cronómetro.
5.7
Platina de acero: 100 mm x 100 mm x 20 mm de espesor.
6.
PROBETA DE ENSAYO
Proyecte el concreto reforzado con fibra o el concreto convencional sobre un molde rígido (pirámide truncada de base cuadrada) cuya base menor tiene 600 mm de lado y su base mayor 700 mm de lado. El espesor de esta artesa o altura de la pirámide es de 100 mm (véase la Nota 1). 2
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NOTA 1 Es preferible que el material del molde o artesa sea metálico o de madera y que disponga de una superficie lisa en su base para facilitar el debido desmoldado del espécimen, su nivelación y falla.
Inmediatamente después de realizar el lanzado (véase la Nota 2), enrase y termine la superficie del concreto con una llana o varilla para uniformizar el espécimen al espesor de 100 mm ± 10 mm. Durante las primeras 24 h evite la exposición directa del sol y cubra los especímenes en concreto con un polietileno para contrarrestar la pérdida de humedad. No transporte las probetas ni las exponga a golpes o vibraciones durante las primeras 6 h. Luego de 24 h retirar el encofrado y almacenar las probetas bajo las condiciones de curado, de acuerdo con la NTC 550. Se debe realizar el ensayo pasados 28 d o la edad especificada por el diseñador. NOTA 2 Para efectos comparativos y en caso de que se trate de evaluar otro concreto diferente al lanzado o la fibra misma, las probetas también pueden ser fundidas sin necesidad de haber sido lanzadas.
Actuador
Platina de acero Espécimen
Marco metálico
Deformímetro
Figura 1. Esquema del montaje del ensayo
7.
PROCEDIMIENTO
7.1
ADECUACIÓN Y MANEJO DE LAS PROBETAS
A los siete días retire las probetas de la condición de curado y corte los bordes en exceso para que el espécimen cuente con una geometría final de 600 mm x 600 mm x 100 mm ± 10 mm. Luego de terminar el corte verifique que al ubicar la probeta sobre el bastidor, el lado más rugoso esté orientado hacia abajo. Verifique que el contacto de la muestra con el bastidor sea 3
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lo más nivelado posible y no se mueva o presente luces. Si esto sucede nivele la superficie con un mortero, cuya resistencia sea superior a la del concreto a la edad del ensayo. Durante este lapso de tiempo mantenga la probeta en condición húmeda, con una tela mojada o con plástico. Regrese la probeta a la condición de curado. Una vez cumplida la edad de ensayo retire las probetas de la condición de curado y manténgalas cubiertas con polietileno o una tela húmeda con el fin de que no pierdan humedad al momento de falla. Localice el centro geométrico de la probeta trazando las diagonales entre los vértices opuestos en cada una de las dos caras del espécimen. Posicione la probeta sobre el marco o bastidor con la superficie enrasada hacia abajo y verifique que no se tiene movimiento ni presente luces. 7.2
APLICACIÓN DE LA CARGA, LECTURA DE DEFLEXIÓN Y FALLA DE LAS PROBETAS
Localice la platina metálica de base 100 mm x 100 mm con un espesor de mínimo 20 mm sobre el centro de la cara superior de la probeta. Sobre este elemento metálico posicione el dispositivo de carga y asegure que no presenta movimiento. La aplicación de la carga se debe realizar sobre el sentido contrario a la dirección de la proyección, es decir en la cara opuesta a la rugosa. Localice el sensor de deformación o el comparador de carátula en el centro de la probeta sobre la cara inferior. Debe asegurarse el pleno contacto del dispositivo con la probeta, es posible empezar de una lectura diferente de cero para asegurar el contacto. La velocidad de aplicación de la carga medida en el punto central de la losa debe ser de 1,5 mm/min. Antes de iniciar la aplicación de la carga tome la lectura inicial de deformación. Inicie la aplicación de la carga de acuerdo con la velocidad ya descrita y registre por lo menos diez lecturas de deformación antes de que tenga lugar la primera grieta. A partir de esta deformación se recomienda registrar por lo menos sesenta lecturas de cargadeflexión, si no se cuenta con una máquina de registro automático. Se recomienda llevar las lecturas hasta una deflexión máxima de 30 mm. La aplicación de la carga se interrumpirá cuando la deflexión central supere los 30 mm. Si durante el desarrollo del ensayo el émbolo del deformímetro penetra en una de las fisuras generadas durante el ensayo, la carga se sostiene y el deformímetro se relocaliza registrando una nueva lectura inicial con la que se corrige las lecturas subsiguientes. Registre el espesor de la placa en la zona de falla.
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CÁLCULOS
Registre en las abscisas en un plano cartesiano la deformación expresada en mm y en las ordenadas la carga correspondiente en N (véase la Figura 2). ENSAYO DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA Carga vs. Deflexión 45000 40000 35000 30000 ) N ( 25000 A G R 20000 A C
15000 10000 5000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Deformación (mm)
Figura 2. Gráfica de carga en (N)contra deflexión en (mm) de la probeta en el centro de la losa
Calcule el área bajo la curva utilizando el método de Simpson u otro método similar documentado, dibuje la variación de los valores de Energía contra Deflexión en un plano cartesiano (véase la Figura 3). ENSAYO DE ABSORCIÓN DE ENERGÍA Energía vs. Deflexión 900 800 700 600
) s o i l u 500 j ( a í g r 400 e n E
300 200 100 0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Deformación (mm)
Figura 3. Gráfica de energía en J (Julios) contra deflexión en mm de la probeta en el centro de la losa
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La energía absorbida que se reporta corresponde al área bajo la curva de carga contra deflexión entre el rango de 0 mm a 25 mm de deflexión. NOTA Las gráficas esfuerzo-deformación y absorción de energía se obtienen basándose en tipo de fibra, cuantía de fibra, calidad del concreto.
9.
INFORME
9.1
El informe de ensayo debe incluir los siguientes datos:
-
Edad del concreto, d.
-
Características de la mezcla de concreto (proporcionamiento), si está disponible.
-
Tipo y cuantía de la fibra utilizada para el ensayo.
-
Nombre o código de la probeta.
-
Espesor en la zona de falla en mm con una precisión de 2 mm.
-
Fecha, aaaa-mm-dd.
-
Tipo de dispositivo de carga.
-
Gráfica de carga contra deflexión.
-
Gráfica de energía contra deflexión.
-
Tabla de datos.
-
Valor de la energía en J, con una exactitud de 10 J.
-
Descripción del método de cálculo empleado.
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NTC 5721 ANEXO A (Informativo) BIBLIOGRAFÍA
EUROPEAN SPECIFICATION FOR SPRAYED CONCRETE. European Federation for Specialist Construction Chemicals and Concrete Systems – EFNARC. Association House, 99 West Street, Farnham, Surrey, GU9 7EN, UK
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