UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULT FACUL TAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA
MATEMÁTICA MAT EMÁTICA IV Título de Tesina !REFOR"AMIENTO DEL CONCRETO CON VIRUTAS DE ACERO# Do$ente Ro%elio Ce&na Re'es Inte%&antes del %&u(o Miranda Ugarte Carol Curiñaupa Pérez Sheila Sacramento Marca Cristhian
)ella*ista – Callao +,-.
DEDICATORIA
Esta tesina va dedicado para nuestra familia que son nuestro respaldo y motor a seguir en esta etapa universitaria, por todo su cariño, apoyo y confianza
DEDICATORIA
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03 !nterpretaciBn de $esultados''''''''''''''''''''''''''''''''''3( 031 !nterpretaciBn de resultados a los < d;as''''''''''''''''''''''''3( 033 !nterpretaciBn de resultados a los ( d;as''''''''''''''''''''''''30 03< !nterpretaciBn de resultados a los 30 d;as'''''''''''''''''''''''38 03> Comportamiento general de la muestra en el tiempo con adiciBn de viruta''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''<@ 8
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TABLA DE ILUSTRACIONE
*igura 1G *isuras en el concreto''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''0 *igura 3G *alla del cilindro'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''3< *igura *igura >G$esultados de esfuerzos de compresion a los ( dias''''''''''''''''3D *igura ?GG $esultados de esfruzos de compresion a los 30 dias'''''''''''''''3( *igura DG Porcenta:e de aumento de resistencia a los < dias'''''''''''''''''30 *igura (G Porcenta:e de aumento de resistencia a los ( dias''''''''''''''''''38 *igura 0G Porcenta:e de aumento de resistencia a los 30 d;as'''''''''''''''''38 *igura 8G Comportamiento de las muestras de concreto en el tiempo''''''''''<@ Y
#a9la 1G sentamiento del concreto''''''''''''''''''''''''''''''''''''1D #a9la 3G Porcenta:e de aire en la mezcla'''''''''''''''''''''''''''''''''1( #a9la G $elaciBn aguacemento'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''18 #a9la ?G Cantidades de material para la mezcla de 13H de adiciBn de viruta''''31 #a9la DG Cantidades de material para la mezcla de 1>H de adiciBn de viruta''''31 #a9la (G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero''''''3< #a9la 0G $esultado de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero''''''3> #a9la 8G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero''''''3? #a9la 1@G $esultados de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero'''''3? #a9la 11G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero'''''3D #a9la 13G $esultados de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero'''''3(
INTRODUCCI/N El concreto es un material resistente y duradero ya que por sus caracter;sticas adquiere cualquier tipo de forma, en la construcciBn se emplea constantemente El concreto de uso comIn, o como se conoce en el medio convencional, tiene tres componentes Jagua, cemento y agregadoK, este concreto tiene una gran versatilidad, otra venta:a es la econom;a del mismo, soporta altas resistencias a la comprensiBn y 9a:as resistencias a la tensiBn -a viruta de acero es un material de desecho, que se estar;a aprovechando correctamente y se o9tendr;a una me:ora en la parte am9iental de la industria metalmecnica El reforzamiento de estructuras estas dirigido a incrementar la capacidad de carga y servicia9ilidad de una estructura Se realiza cuando eListen posi9les errores en el diseño o es defectuosa la mano de o9ra durante el proceso constructivo -os métodos de reforzamiento pueden causar cam9ios en la rigidez, ductilidad y amortiguamiento de las estructuras de los edificios Estas propiedades de9en ser tomadas en consideraciBn cuando se modifica la capacidad de carga de la estructura
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RESUMEN El concreto que hoy en la actualidad es empleado en casi todas las construcciones que se realizan, presenta un gran pro9lema que es el agrietamiento, de9ido a poca resistencia a la compresiBn En respuesta a la soluciBn de este pro9lema se 9usca de hacer un concreto reforzado con una serie de agregados como el polietileno, el vidrio, las virutas de acero, etc Estudiamos el concreto reforzado con las virutas de acero pues, estas en la actualidad son reciclados en gran cantidad, ya sea para fundirlas y volverlas a su estado de hierro o como en este caso emplearlas para reforzar el concreto Pero antes de estudiar la mezcla ya compuesta, estudiamos las caracter;sticas y propiedades de los principales agregados en este estudio, que es el concreto y las virutas de acero luego que estuvimos informados de lo anterior dicho pasamos a ver los puntos y cantidades a tomar en cuenta en la mezcla que se estudiara "osotros decidimos estudiar una mezcla compuesta por 13 y 1>H de viruta de acero, y analizamos en tres periodos de tiempo que fueron <, ( y 30 d;as en cada de estos tiempos estudiamos su avanza en el aumento o la disminuciBn de la resistencia a la compresiBn del concreto ya reforzado l final de este estudio se pudo concluir que entre nuestros nos porcenta:es que estudiamos el de 13H presento un me:or aumento de resistencia con respecto al de 1>H, pero cuando 9uscamos otros tra9a:os con otros agregados nos dimos con un resultado final, donde el agregado de 1@H de viruta de acero fue el que presento un me:or aumento de resistencia a la compresiBn
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!REFOR"AMIENTO DEL CONCRETO CON VIRUTAS DE ACERO#
- 0LANTEAMIENTO DEL 0RO)LEMA El concreto o tam9ién llamado hormigBn, con el pasar de los años ha ido evolucionando como material de construcciBn tanto tecnolBgicamente como en diseño propio, pero a la vez ha ido presentando diferentes fallas que le han dado ms de un dolor de ca9eza a los arquitectos e ingenieros que lo utilizan en las construcciones Podemos enumerar un 9uen nImero de fallas que se han presentado en las construcciones donde se ha empleado el concretoG
-1- A%&ieta2iento en la su(e&3i$ie del $on$&eto -as *isuras en el AormigBn, son roturas que aparecen generalmente en la superficie del mismo, de9ido a la eListencia de tensiones superiores a su capacidad de resistencia Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza, se convierte en grieta -as fisuras se originan en las variaciones de longitud de determinadas caras del hormigBn con respecto a las otras, y derivan de tensiones que desarrolla el material mismo por retracciones térmicas o hidrulicas o entumecimientos que se manifiestan generalmente en las superficies li9res -a retracciBn térmica se produce por una disminuciBn importante de la temperatura en piezas de hormigBn cuyo empotramiento les impide los movimientos de contracciBn, lo que origina tensiones de tracciBn que el hormigBn no est capacitado para a9sor9er En general, no conllevan riesgos estructurales y de9en ser estudiados caso por caso, por ser at;picos 45tt(667771$onst&u2ati$a1$o28 s1319
*igura 1G *isuras en el concreto *uenteG NNNconstrumaticacom
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Este es el principal que se tiene en 9ase al concreto, pues la mayor;a de estructuras hechas de concreto, :(&esentan &a;adu&as< (od&=n las *i&utas de a$e&o &e3o&>a& el $on$&eto de tal 2ane&a ?ue no (&esenten 3isu&as@
+ O)ETIVOS GENERALES B ES0ECÍFICOS +1- O;eti*os %ene&ales •
&eterminar a qué porcenta:e de viruta, la resistencia del concreto me:orara
+1+ O;eti*os es(e$í3i$os •
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l momento de estudiar el agregado de viruta de acero al 13H y 1>H, nos proponemos determinar cunto varia la resistencia de en cada caso Encontrar la variaciBn de la resistencia del concreto reforzado con el pasar del tiempo
USTIFICACI/N El sistema de reforzamiento con virutas de acero es recientemente usado en nuestra actualidad en elementos con fallas estructurales, de9ido a que es un sistema de fcil aplicaciBn ye instalaciBn del material a usar Este tipo de reforzamiento es usado para me:orar las propiedades de fleLiBn, corte, torsiBn y dura9ilidad de cualquier elemento estructural ya sea vigas, columnas, muros y paredes, de acuerdo a la disposiciBn de las virutas de acero -os sistemas de reforzamiento con virutas de acero convencional son 1@ veces menos que con platinas y telas fa9ricadas con tela de car9ono, a diferencia ellos ofrecen mayor resistencia a la tensiBn que el acero dems este tipo de reforzamiento es muy usado cuando se desea aumentar la resistencia de cualquier tipo de estructura y por otra parte necesita este reforzamiento ya sea por efectos del impacto am9iental o por el enve:ecimiento estructural
ANTECEDENTES •
MEJORAMIENTO DEL CONCRETO CON ADICIÓN DE VIRUTA DE ACERO A PORCENTAJES DE 12 Y 14% RESPECTO AL AGREGADO FINO DE LA MEZCLA U#%$G -*%"S% 5$C7 2&!--% U"!.E$S!&& P%"#!*!C! 2%-!.$!" SECC!%"2UC$M"5 *CU-#& E !"5E"!E$7 C!.!-
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%24E#!.%G %9servar el comportamiento del concreto adicionando viruta reemplazando parte del agregado fino en un 13 y 1>H LOSAS DE CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS DE ACERO
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%24E#!.%G nalizar y compro9ar que la resistencia a la comprensiBn del concreto con fi9ra o sin fi9ra se mantiene o sufre un ligero cam9io sin que afecte al comportamiento estructural del concreto •
HORMIGONES CON FIBRAS DE ACERO, CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS U#%$G P#$!C! C$!S#!" MF$M%- S-+$ U"!.E$S!&& P%-!#OC"!C &E M&$!& *CU-#& &E !"5E"!E$7 C!.!%24E#!.%G El presente tra9a:o lo aplicaremos a las caracter;sticas mecnicas del hormigBn reforzado con fi9ras de acero con una introducciBn teBrica so9re cBmo tra9a:an las fi9ras y haciendo énfasis especial en las cuatro caracter;sticas mecnicas ms importantes que presenta este tipo de hormigBn o *leLotracciBn o ComprensiBn #enacidad fatiga o o $esistencia al impacto
. MARCO TE/RICO .1- Con$&eto o o&2i%n El hormigBn es el material resultante de unir ridos con la pasta que se o9tiene al añadir agua a un conglomerante El conglomerante puede ser cualquiera, pero cuando nos referimos a hormigBn, generalmente es un cemento artificial, y entre estos Iltimos, el ms importante y ha9itual es el cemento portland -os ridos proceden de la desintegraciBn o trituraciBn, natural o artificial de rocas y, segIn la naturaleza de las mismas, reci9en el nom9re de ridos sil;ceos, calizos, gran;ticos, etc El rido cuyo tamaño sea superior a ? mm se llama rido grueso o grava, mientras que el inferior a ? mm se llama rido fino o arena El tamaño de la grava influye en las propiedades mecnicas del hormigBn -a pasta formada por cemento y agua es la que confiere al hormigBn su fraguado y endurecimiento, mientras que el rido es un material inerte sin participaciBn directa en el fraguado y endurecimiento del hormigBn El cemento se hidrata en contacto con el agua, inicindose diversas reacciones qu;micas de hidrataciBn que lo convierten en una pasta malea9le con 9uenas propiedades adherentes, que en el transcurso de unas horas, derivan en el fraguado y endurecimiento progresivo de la mezcla, o9teniéndose un material de consistencia pétrea 10
Una caracter;stica importante del hormigBn es poder adoptar formas distintas, a voluntad del proyectista l colocarse en o9ra es una masa plstica que permite rellenar un molde, previamente construido con una forma esta9lecida, que reci9e el nom9re de encofrado 45tt(s66es17iHi(edia1o&%8 s1319
.1-1- Ca&a$te&ísti$as 2e$=ni$as del $on$&eto -a principal caracter;stica estructural del hormigBn es resistir muy 9ien los esfuerzos de compresiBn Sin em9argo, tanto su resistencia a tracciBn como al esfuerzo cortante son relativamente 9a:as, por lo cual se de9e utilizar en situaciones donde las solicitaciones por tracciBn o cortante sean muy 9a:as Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecnicos Jensayos de roturaK so9re pro9etas de hormigBn Para superar este inconveniente, se QarmaQ el hormigBn introduciendo 9arras de acero, conocido como hormigBn armado, o concreto reforzado, permitiendo soportar los esfuerzos cortantes y de tracciBn con las 9arras de acero Es usual, adems, disponer 9arras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares -os intentos de compensar las deficiencias del hormigBn a tracciBn y cortante originaron el desarrollo de una nueva técnica constructiva a principios del siglo RR, la del hormigBn armado s;, introduciendo antes del fraguado alam9res de alta resistencia tensados en el hormigBn, este queda comprimido al fraguar, con lo cual las tracciones que surgir;an para resistir las acciones eLternas, se convierten en descompresiones de las partes previamente comprimidas, resultando muy venta:oso en muchos casos Para el pretensado se utilizan aceros de muy alto l;mite elstico, dado que el fenBmeno denominado fluencia lenta anular;a las venta:as del pretensado Posteriormente se investigB la conveniencia de introducir tensiones en el acero de manera deli9erada y previa al fraguado del hormigBn de la pieza estructural, desarrollndose las técnicas del hormigBn pretensado y el hormigBn potenzado -os aditivos permiten o9tener hormigones de alta resistencia la inclusiBn de monBmeros y adiciones para hormigBn aportan mIltiples me:oras en las propiedades del hormigBn Cuando se proyecta un elemento de hormigBn armado se esta9lecen las dimensiones, el tipo de hormigBn, la cantidad, calidad, aditivos, adiciones y disposiciBn del acero que hay que aportar en funciBn los esfuerzos que de9er resistir cada elemento Un diseño racional, la adecuada dosificaciBn, mezcla, colocaciBn, consolidaciBn, aca9ado y curado, hacen del hormigBn un material idBneo para ser utilizado en construcciBn, por ser resistente, dura9le, incom9usti9le, casi impermea9le, y requerir escaso mantenimiento Como puede ser moldeado fcilmente en amplia variedad de formas y adquirir variadas teLturas y colores, se utiliza en multitud de aplicaciones 45tt(s66es17iHi(edia1o&%8 s1319 11
.1-1+ Ca&a$te&ísti$as 3ísi$as del $on$&eto -as principales caracter;sticas f;sicas del hormigBn, en valores aproLimados, sonG &ensidadG en torno a 3@ gm $esistencia a compresiBnG de 1?@ a ?@@ gcm J1? a ?@ MPaK para el hormigBn ordinario EListen hormigones especiales de alta resistencia que alcanzan hasta 3@@@ gcm J3@@ MPaK $esistencia a tracciBnG proporcionalmente 9a:a, es del orden de un décimo de la resistencia a compresiBn y, generalmente, poco significativa en el clculo glo9al #iempo de fraguadoG dos horas, aproLimadamente, variando en funciBn de la temperatura y la humedad del am9iente eLterior #iempo de endurecimientoG progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parmetros &e 3> a >0 horas, adquiere la mitad de la resistencia mLima en una semana <> partes, y en > semanas prcticamente la resistencia total de clculo &ado que el hormigBn se dilata y contrae en magnitudes seme:antes al acero, pues tienen parecido coeficiente de dilataciBn térmico, resulta muy Itil su uso simultneo en o9ras de construcciBn adems, el hormigBn protege al acero de la oLidaciBn al recu9rirlo 45tt(s66es17iHi(edia1o&%8 s1319 • •
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.1+ Vi&uta de A$e&o -a viruta es un fragmento de material residual con forma de lmina curvada o espiral que se eLtrae mediante un cepillo u otras herramientas, tales como 9rocas, al realizar tra9a:os de cepillado, des9astado o perforaciBn, so9re madera o metales Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal no o9stante tiene variadas aplicaciones 45tt(s66es17iHi(edia1o&%8 s1319
.1+1- Ca&a$te&ísti$as de la *i&uta de a$e&o En la caracterizaciBn de las fi9ras de acero se emplean tres parmetros 9sicos, que estn dado porG Eselte> o as(e$to G este parmetro se define como la relaciBn entre la longitud de la fi9ra y su dimetro Jlf dfK mayor es9eltez, menor ser la dosificaciBn de fi9ras a utilizar Resisten$ia a t&a$$in del a$e&o G la resistencia a tracciBn de las fi9ras depende de la calidad del acero Para un contenido 9a:o o medio de car9ono, la resistencia a tracciBn oscila entre >@@ y 1?@@ MPa !ncrementando el contenido de car9ono se pueden alcanzar •
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resistencias de 3@@@ MPa, siendo este tipo de fi9ras especialmente adecuadas para concretos de alta resistencia Fo&2aG Se o9tienen me:ores resultados con fi9ras trefiladas de secciBn circular y con eLtremos conformados En funciBn de la aplicaciBn que se le va a dar a las fi9ras, éstas pueden ser galvanizadas, con una me:or resistencia a la corrosiBn en o9ras mar;timas, o de acero inoLida9le, impidiendo la corrosiBn en atmBsferas calientes y con gases agresivos como es el caso de los concretos en el revestimiento de hornos, en industria petroqu;mica, etc En funciBn del material 9ase utilizado para la producciBn de las fi9ras de acero, se clasifican en los siguientes gruposG G&u(o IG alam9res estirados en fr;o Jcold draNn NireK G&u(o II G lminas cortadas Jcut sheetK G&u(o III G eLtractos fundidos JmelteLtractedK G&u(o IV G conformados en fr;o G&u(o VG aserrados de 9loque de acero Jmilled from steel 9locK -as fi9ras de acero, como se eLplica l;neas arri9a, pueden ser de acero al car9ono Jen ocasiones, con aleaciones con el fin de me:orar prestaciones técnicas y mecnicasK o acero inoLida9le #am9ién se pueden encontrar fi9ras con revestimientos de zinc o galvanizados, que resultan menos costosas que las de acero inoLida9le y presentan resistencia a la corrosiBn 45tt(66$i(1o&%1(e8 s1319 •
.1+1+ Lon%itud de las Vi&utas de A$e&o Para realizar esta mezcla entre el concreto y las virutas de acero hay algunos parmetros que de9e cumplir las virutas de acero, en este caso su longitud, cuando el concreto va a ser 9om9eado, la longitud de la fi9ra no de9e superar 3< del dimetro interior del tu9o %tro parmetro de la longitud de las fi9ras es la separaciBn entre las 9arras de armado cuando éstas estn presentes Jen estos casos la longitud de las fi9ras no de9e superar la separaciBn m;nima entre 9arras a no ser que se demuestre con ensayos previos que no presentan inconvenientesK -a secciBn transversal de las fi9ras depende principalmente del material usado en la fa9ricaciBn Jproceso de fa9ricaciBnK El grupo ! suele tener dimetros de @3? a 1mm, en funciBn de la secciBn del ca9le del que son o9tenidas Jgeneralmente secciones circularesK El grupo !! Jpor lo general planas y rectasK tienen secciones transversales con espesores de @1? a @D> mm y anchos de @3? a 3 mm !ndependientemente del tipo de fi9ras, la gran mayor;a tiene dimetros entre @> y @0 mm y longitudes de 3? a D@ mm Su ;ndice de es9eltez por lo general es menor que 1@@, generalmente entre >@ y 0 13
El contenido de fi9ras de un S*$C tradicional oscila entre el @3? y el 3H El l;mite inferior es utilizado para losas con 9a:as solicitaciones y el l;mite superior para aplicaciones de seguridad o militares En algunos casos eLtraordinarios con AP*$C se llega a utilizar entre un 3 y un 1? H Con volImenes de fi9ras inferiores al @? H y fi9ras de es9eltez inferior a ?@, el incremento de la resistencia a rotura a fleLotracciBn puede ser desprecia9le JC! ?>>, >$00, 3@@8K Por lo tanto, se requiere de un contenido m;nimo de fi9ras, que resultara menor a medida que aumente la capacidad adherente y la es9eltez de las fi9ras Para las fi9ras de igual longitud, la reducciBn en el dimetro aumenta el nImero de ellas por unidad de peso y hacen ms denso el entramado o red de fi9ras El espaciamiento entre fi9ras se reduce cuando la fi9ra es ms fina, siendo ms eficiente y permitiendo una me:or redistri9uciBn de la carga o de los esfuerzos El efecto de las fi9ras en las diferentes etapas del proceso de fisuraciBn del concreto se refle:a a dos escalasG material y estructural s;, en la fase de fisuraciBn aleatoria, las fi9ras cosen las fisuras activas y retardan el desarrollo, incrementando la resistencia y la ductilidad a escala del material, mientras que en la etapa en que las macrofisuras se propagan, las fi9ras tam9ién cosen las fisuras y as; aportan mayor capacidad resistente y ductilidad a escala estructural Cuando se requiere que las fi9ras actIen en las microfisuras, se de9e adicionar un gran nImero de fi9ras y su dimetro de9e ser pequeño -a tra9a:a9ilidad del material, conduce a preferir fi9ras cortas Por otro lado, para controlar las macrofisuras las fi9ras de9en ser lo suficientemente largas para estar adecuadamente andadas en la matriz, si 9ien por requerimientos de tra9a:a9ilidad las fi9ras largas de9en ser usadas en menores proporciones que las cortas En definitiva, la resistencia a tracciBn y la ductilidad del material pueden ser incrementadas empleando una alta proporciBn de fi9ras cortas y, para me:orar la capacidad resistente y la ductilidad de la estructura, se de9e añadir una cierta cantidad ms 9a:a de fi9ras largas 45tt(66$i(1o&%1(e8 s1319
.1 Diseo de la 2e>$la En la investigaciBn que hicimos, notamos que la mayor;a de los que ha9;an realizado este tra9a:o segu;an como 9ase los procedimientos del merican Concrete !nstitute, ela9orado por el comité C! 311 y el de $oad "ote -a9oratory Utilizaron una muestra estndar con la adiciBn de viruta del 13H y la adiciBn de viruta del 1>H
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.11- 0untos a To2a& en Cuenta en la Me>$la Para desarrollar un diseño Bptimo para el concreto a utilizar en cualquier o9ra, se de9e tener en cuenta lo siguiente 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319 G MLima relaciBn agua cemento #amaño mLimo nominal del agregado Consistencia recomendada &imensiBn m;nima del elemento a construir Espaciamiento del acero de refuerzo Condiciones a que estar eLpuesta la estructura $esistencia a la compresiBn m;nima necesaria para consideraciones estructurales
.11+ MJtodo de Dosi3i$a$in Se puede apreciar que para el diseño de mezcla se recurre tanto a datos reales como a datos emp;ricos o de eLperiencia que con la ayuda de ta9las y grficos, se o9tiene una gu;a para alcanzar com9inaciones apropiadas de los materiales Esta optimizaciBn se logra mediante el sistema de a:uste y rea:uste -os pasos que se de9en seguir para realizar esta dosificaciBn de los materiales se muestra en el algoritmo de la siguiente figura, en la cual se muestran los pasos para o9tener la cantidad de materiales que se necesita adicionar para cada diseño de mezcla Se puede o9servar, que se tiene en cuenta el H de adiciBn de viruta cuando se determina el volumen de agregado fino
Este algoritmo es una lista 9ien definida, ordenada y finita de las operaciones que permite hallar la soluciBn del diseño de mezcla, a través
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de pasos sucesivos se llega a un estado final, para o9tener soluciBn del diseño Es muy importante llevar este método para mostrar la manera de llevar a ca9o procesos y resolver mecnicamente los inconvenientes que se van generando para poder ver la evidencia de la mezcla 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319
.11 Dete&2ina$in del asenta2iento El asentamiento es una propiedad importante que depende espec;ficamente del elemento que se va a construir en o9ra Este se mide al momento que la mezcla est fresca y se desarrolla con el cono de 9raham El método utilizado de compactaciBn es de vi9raciBn, cuando se utilizan otros métodos diferentes a las ta9las se de9e aumentar 3? cm, hay que recordar que permita una colocaciBn eficiente El asentamiento escogido para el diseño de mezcla fue de <??@ cm En la siguiente ta9la se muestran los asentamientos dependiendo de las condiciones de o9ra que se tengan 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319
#a9la 1G sentamiento del concreto *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
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.11 0o&$enta;e de ai&e El contenido de aire y concretos con aire incluido puede llegar hasta el 0H del volumen del concreto, dependiendo del tamaño mLimo del agregado grueso En esta investigaciBn se considera que el concreto no estar eLpuesto a am9ientes severos, por cuanto se est tra9a:ando un concreto con aire atrapado normalmente continuaciBn, se o9servan los porcenta:es de aire, que dependen directamente del tamaño mLimo nominal del agregado grueso 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319
#a9la 3G Porcenta:e de aire en la mezcla *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
.11. Cantidad de A%ua en el $e2ento El contenido de agua puede ser afectado por un gran nImero de factoresG #amaño y forma del agregado, docilidad J#ra9a:a9ilidad, Consistencia y PlasticidadK, relaciBn agua cemento, contenido de aire, contenido de cemento, aditivos y condiciones am9ientales El ms importante es la forma de los agregados si son de r;o Jforma redondeada, teLtura lisaK o si son de cantera Jforma angulosa y teLtura rugosaK -os primeros son muy lisos y necesitan ms cantidad de agua que los otros Se de9e tener en cuenta que la cantidad de agua se puede estimar de dos maneras, por una grfica en la cual se de9en tener en cuenta datos como asentamiento, #M" y teLtura del agregado Por la ta9la de la C!, se tienen en cuenta parmetros como asentamiento, #M" y contenido de aire de la mezcla 17
-a cantidad de agua se determina considerando que los agregados estn saturados y superficialmente secos JsssK, de tal manera que después se de9e considerar la humedad y la a9sorciBn de los agregados continuaciBn en la ta9la mostrada, se muestran las cantidades de agua a adicionar dependiendo del tamaño mLimo nominal que se tenga en la muestra de concreto 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319
#a9la
.11K Rela$in a%ua6$e2ento -a relaciBn agua cemento que se eli:a para el diseño de la mezcla, de9e ser el menor valor requerido para cu9rir las consideraciones de eLposiciBn de diseño, Cuando la dura9ilidad no sea el factor que ri:a el diseño, la relaciBn aguacemento de9er elegirse en 9ase a la resistencia a compresiBn del hormigBn Por la facilidad con que se determina, la resistencia a la compresiBn es la medida por la calidad del concreto empleada ms universalmente pesar de ser una caracter;stica, importante, otras propiedades tales como la dura9ilidad, la permea9ilidad y la resistencia al desgaste pueden tener igual o mayor importancia -a resistencia de la pasta de cemento en el concreto depende de la cantidad y calidad de los componentes reactivos y del grado al cual se completa la reacciBn de hidrataciBn El hormigBn se vuelve resistente con el tiempo, siempre y cuando eLista humedad disponi9le y Se tenga una temperatura favora9le Por lo tanto una resistencia a cualquier edad no es tanto funciBn de la relaciBn agua cemento origina, como lo es del grado de hidrataciBn que
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alcance el cemento -a importancia de un curado puntual y completo se reconoce fcilmente a partir de este anlisis, -a diferencia de resistencia para una relaciBn agua cemento puede ser resultado de cam9ios en el tamaño del agregado, granulometr;a, teLtura superficial, forma, resistencia y rigidezG de la diferencia en los tipos y fuentes del cemento del contenido de aire incluido de la presencia de aditivos y de la duraciBn del periodo del curado continuaciBn se muestran las relaciones aguacemento, que depende principalmente de la resistencia a la compresiBn deseada y de la eLposiciBn que tenga el concreto a la intemperie 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319
#a9la >G $elaciBn aguacemento *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
.11 Contenido de Ce2ento Se calcula usualmente a partir de la relaciBn agua cemento y del contenido de agua elegido, aunque usualmente se incluye en las especificaciones un contenido m;nimo de cemento, adems de un contenido de relaciBn aguacemento mLima, los requisitos m;nimos de cantidad de cemento sirven para asegurar una dura9ilidad y aca9ado satisfactorios, una mayor resistencia al desgate en losas, y una me:or apariencia superficial En paramentos verticales Esto es importante a pesar de que los requisitos de resistencia se satisfagan con menores contenidos de cemento Para lograr una mayor econom;a, la proporcionalidad de9e ser tal que el consumo requerido de cemento sea m;nimo sin que se llegue a sacrificar la calidad del concreto Como la calidad depende principalmente de la relaciBn agua cemento, se de9e mantener un m;nimo en la cantidad de agua para reducir la demanda de cemento Entre las medidas para minimizar la cantidad de agua y cemento se incluye el uso deG -a mezclo ms spera que sea prctica para usar El tamaño mLimo mayor de rido que sea posi9le usar
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-a relaciBn Bptima de agregado fino a grueso El concreto eLperimenta un proceso de endurecimiento progresivo que lo transforma de un material plstico en un sBlido, producido por un proceso f;sicoqu;mico comple:o de larga duraciBn En esta etapa, las propiedades del concreto evolucionan con el tiempo, dependiendo de las caracter;sticas y proporciones de losT materiales componentes y de tas condiciones am9ientales a que est eLpuesto durante su vida Itil -a previsiBn de las propiedades que posee el concreto en una etapa determinada de este proceso de endurecimiento no es posi9le en la actualidad deducirla directamente de las caracter;sticas del proceso, sino que de9e recurrirse a ensayos que evalIan en formo directo dichas propiedades 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319 Estas propiedades sonG &ensidad, $esistencia, variaciones de volumen, propiedades elsticas del hormigBn endurecido Con la siguiente ecuaciBn, se puede o9tener la cantidad de cemento a adicionar en la mezcla, donde a es el agua calculada en el paso anterior y ac es la relaciBn agua cemento del concreto a diseñar
c=
a a /c
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Para o9tener el volumen del cemento, se de9e tener la densidad del cemento se usB en este caso fue de marca P$E.E$S S $ -, H%62 -uego el volumen del agregado resultaG
El volumen del agregado fino se o9tiene de la siguiente maneraG
.11P A;uste de A%ua en la Me>$la de Con$&eto En esta parte se de9e tener en cuenta el agua que tienen incluida los agregados, ya sea para adicionar o para disminuirla en la ya calculada Para esto se de9e conocer la Aumedad y la 9sorciBn que mane:an los agregados al momento de realizar la mezcla 45tt(66&e(osito&'1u(1edu8 s1319 continuaciBn se o9servan las fBrmulas que se de9en utilizar para determinar la cantidad de este material
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Con el agregado de viruta al 13 y 1>H, se hicieron los clculos para determinar la cantidad de material que de9er;a tener la mezcla Para un agregado de viruta de 13H se o9tuvo los siguientes resultadosG
#a9la ?G Cantidades de material para la mezcla de 13H de !"#"$ de viruta *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
-uego tam9ién se o9tuvo resultados para el agregado de virutas pero en este caso a un 1>HG
#a9la DG Cantidades de material para la mezcla de 1>H de !"#"$ de viruta *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
K METODOLOGIA A0LICADA a9 Ti(o de in*esti%a$in en nuestro presente tra9a:o nosotros tratamos de llevarlo por el campo de la in*esti%a$in eQ(li$ati*a8 pues queremos tratar de :untar los mayores datos que se o9tuvieron en este eLperimento del reforzamiento del concreto y a su vez eLplicar cules son los resultados que favorecen este agregado 9 Diseo de la in*esti%a$in en el punto del diseño, nosotros optamos por seguir el orden del formato que nos da nuestra universidad, y comenzar desde lo 9sico, como es conocer los
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principales pro9lemas que tiene el concreto tradicional para luego llegar a lo ms complicado que es la interpretaciBn de los resultados que presenta el concreto ya reforzado con las virutas de acero $9 En3o?ue del t&aa;o en nuestro tra9a:o nosotros nos enfocamos en dar a conocer los cam9ios mecnicos y f;sicos que presenta el concreto ya reforzado con las virutas d9 Con3iailidad los integrantes en esta investigaciBn tratamos de conseguir los datos de fuentes confia9les y cada una muy 9ien citada para que futuros lectores la puedan revisar
LIMITACIONES Cuando comenzamos la investigaciBn de nuestro presenta tra9a:o, nuestro principal o9:etivo fue demostrar que los cam9ios mecnicos que presenta9a el concreto ya reforzado y eh ah; nuestro principal li2ita$in8 ya que nosotros no contamos con un la9oratorio que tenga los instrumentos necesarios para poder realizar nosotros mismos la interpretaciBn de los resultados que ya ha9;amos o9tenido en otro tra9a:os 2ueno luego surgieron algunos inconvenientes que fueron secundarios como fue recolecciBn de datos pues el tema de nuestra investigaciBn es un proyecto que recién se viene realizando de a poco en el mundo y los datos que o9ten;amos eran escasos
P ANÁLISIS E INTER0RETACI/N DE RESULTADOS P1- An=lisis de &esultados -uego de terminar la fa9ricaciBn de los de los cilindros de 13H y 1>H de adiciBn de viruta respecto al agregado fino de la mezcla, se tomaron < etapas para la realizaciBn de los ensayos del material o9tenido, la primero etapa fue a los < d;as, la segunda se llevB a ca9o a los ( d;as y la tercera tuvo lugar a los 30 d;as Para medir la resistencia a la comprensiBn se ela9oran cilindros testigos de las mezclas que se estn usando en la estructura, siguiendo el procedimiento indicado en las normas "#C ??@ y "#C D(<
P1-1- Muest&as de $on$&eto a los días -os ensayos fueron realizados en el la9oratorio de ingenier;a civil de la Universidad Pontificia 2olivariana Seccional 2ucaramanga, para la realizaciBn del ensayo se toman las dimensiones del dimetro de la muestra, se colocan en la prensa universal y se determina la carga aplicada de falla del cilindro
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*igura 3G *alla del cilindro *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1-1-1- Resultados $on adi$in del -+ de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn del 13H de viruta de acero respecto al agregado fino de la mezcla a los tres J
#a9la (G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1-1-1+ Resultados $on adi$in de - de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn del 1>H de viruta de acero respecto al agregado fino de la mezcla a los tres J
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#a9la 0G $esultado de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK Luego observamos el compendio de los resultados de esfuerzos de compresin!
*igura
P1-1+ Muest&a de $on$&eto a los días hora veremos los cam9ios que presenta el concreto a los ( d;as de ha9er hecho la mezcla
P1-1+1- Resultados $on adi$in del -+ de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn de viruta de acero de 13H respecto al agregado fino, a los siete J(K d;as,
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en estos resultados se o9tuvo el rea JdimetroK, fuerza J"K y esfuerzo a comprensiBn as;G
#a9la 8G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1-1+1+ Resultados $on adi$in de - de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn de viruta de acero de 1>H respecto al agregado fino, a los siete J(K d;as, en estos resultados se o9tuvo el rea JdimetroK, fuerza J"K y esfuerzo a comprensiBn as;G
#a9la 1@G $esultados de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero *UE"#EG JhttpGrepositoryup9edu, sfK "#ora observamos los resultados tabulados en la gr$%ca& en la cual se observan los resultados a los 7 d'as(
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*igura >G $esultados de esfuerzos de compresiBn a los ( d;as *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1-1 Muest&a de $on$&eto a los +P días P1-11- Resultados $on adi$in del -+ de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn de viruta de acero de 13H respecto al agregado fino, a los veintiocho J30K d;as, en estos resultados se o9tuvo el rea JdimetroK, fuerza J"K y esfuerzo a comprensiBn as;G
#a9la 11G $esultados de la muestra de concreto con 13H de viruta de acero *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1-11+ Resultados $on adi$in de - de *i&uta de a$e&o En la siguiente ta9la se muestran los resultados de la muestra con adiciBn de viruta de acero de 1>H respecto al agregado fino, a los veintiocho J30K d;as, en estos resultados se o9tuvo el rea JdimetroK, fuerza J"K y esfuerzo a comprensiBn as;G 26
#a9la 13G $esultados de la muestra de concreto con 1>H de viruta de acero *iguraG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
En la siguiente grfica se o9servan los resultados de esfuerzos o9tenidos a los veintiocho d;as de fa9ricada las muestras, para la muestra estndar, la muestra de 13H y 1>H de adiciBn de viruta respecto al agregado fino de la mezcla
*igura ?GG $esultados de esfuerzos de compresiBn a los 30 d;as *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
P1+ Inte&(&eta$in de Resultados P1+1- Inte&(&eta$in de &esultados a los días Si o9servamos los resultados o9tenidos nos damos cuenta que a los < d;as de ha9er hecho la mezcla, el agregado con 13H de viruta presenta una mayor resistencia a la compresiBn comparndolo con el agregado de 1>H
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En el siguiente grafico compararemos los resultados que nosotros hemos recolectado con los resultados o9tenidos por otros tra9a:os realizados con un menor y un mayor porcenta:e de viruta en la mezcla
*igura DG Porcenta:e de aumento de resistencia a los < d;as *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
%9servamos que el agregado de 1@H presenta la mayor resistencia a la compresiBn con respecto a los dems agregados que se tienen, tam9ién podemos o9servar que hasta un 13H de agregado de viruta la resistencia a la compresiBn aumenta respecto a una muestra convencional de concreto &espués de este porcenta:e, la resistencia disminuye respecto a la muestra de concreto sin reforzar
P1+1+ Inte&(&eta$in de &esultados a los días hora si procedemos y o9servamos los resultados o9tenidos a los ( d;as de ha9er hecho la mezcla, podemos o9servar que la resistencia o9tenida respecto a la muestra de 13H de agregado va a seguir siendo superior a la de 1>H "uevamente comparamos nuestra informaciBn o9tenida con respecto a los otros tra9a:os y o9servamos el siguiente grficoG
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*igura (G Porcenta:e de aumento de resistencia a los ( d;as *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
hora si tomamos en cuenta los resultados o9tenidos en el anlisis que hicimos a los < d;as, nos daremos cuenta que la resistencia que aumentaron fueron las de 1@H y DH de agregado, mientras que la de 13 y 1>H disminuyeron #am9ién podemos o9servar que la muestra que me:or resistencia presenta es la de 1@H a comparaciBn de las dems
P1+1 Inte&(&eta$in de &esultados a los +P días Se puedo o9servar que la muestra de 13H de adiciBn de viruta, se comportB de manera normal ya que aumento su resistencia respecto a los ( d;as %9servamos el siguiente grficoG
*igura 0G Porcenta:e de aumento de resistencia a los 30 d;as *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
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"os damos cuenta que la muestra de 1@H de adiciBn de viruta disminuyo su resistencia respecto a la o9tenida a los ( d;as Se sigue o9servando que la muestra de 13H tiene una resistencia superior respecto a la 1>H
P1+1 Co2(o&ta2iento %ene&al de la 2uest&a en el tie2(o $on adi$in de *i&uta En esta grafica se representa el comportamiento de todas las muestras de concreto en el tiempo respecto al agregado fino y se nota que en los porcenta:es del DH al 13H los esfuerzos son superiores respecto a la muestra patrBn, como se puede ver el 1@H es la muestra que me:or se comporta en el tiempo, la muestra del 13H disminuye su resistencia con el paso de los d;as -as muestras del 1>H al 3@H fueron las que ms se les adiciono viruta de acero y su comportamiento en el tiempo fue inesperado, las muestras del 1>H y 1?H de adiciBn de viruta se comportaron muy parecido con respecto al tiempo, a continuaciBn se o9serva la grfica del comportamiento de las muestras de concreto en el tiempo
*igura 8G Comportamiento de las muestras de concreto en el tiempo *uenteG JhttpGrepositoryup9edu, sfK
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CONCLUSIONES •
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Con los resultados que o9tuvimos nos damos cuenta que de toda la informaciBn de los porcenta:es en agregado de viruta JDH,0H,13H,1>H,1?H y 3@HK, que al final del estudio la muestra que presento un mayor aumento de la resistencia fue la de 1@H Si nos enfocamos solamente en la muestra de 13 y 1>H, que fue la muestras con porcenta:e de adiciBn de viruta con la que se comenzB esta investigaciBn, concluimos que la muestra que presento me:or resistencia de compresiBn fue la de 13H, aunque en los primeros d;as no presenta9a un aumento en su resistencia a compresiBn con el pasar de los d;as esta fue aumentando por el otro lado muestra con agregado del 1>H no presento una 9uena resistencia, incluso 9a:o considera9lemente su resistencia con él para de los d;as Cuando tomamos en cuenta el tiempo del secado de la muestra de concreto con adiciBn de viruta, lo estudiamos en tres tiempos los cuales fueron a los < d;as, ( d;as y 30 d;as cuando comenzamos a estudiar a los < d;as, la muestra con 1@H de agregado fue la que tuvo mayor resistencia y por el lado contrario la de 3@H disminuyo considera9lemente su resistencia a los ( d;as los porcenta:es de D y 1@H aumentaron considera lente su resistencia mientras la de 3H disminuyo su resistencia respecto a la < d;as por ultimo cuando o9servamos la muestra a los 30 d;as, todas las muestras mantuvieron su resistencia eLcepto la de 13H que logro aumentar su resistencia
-, RECOMENDACIONES •
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Cuando se recolecta las virutas recicladas estas generalmente vienen 9añadas en aceite para cuidarlas de la corrosiBn, por eso antes de empezar la mezcla es recomenda9le realizar una limpieza a la viruta para as; poder me:orar las condiciones f;sicas de las muestras de concreto "o todas las virutas que se reciclan sers utilices para este tra9a:o, en este caso la de acero de 9a:o car9ono son las ms indicadas para este tra9a:o, por su forma de espiral que presentan a la hora del maquinado Cuando se est realizando una construcciBn y se necesita resultado en poco tiempo es recomenda9le utilizar este tipo de concreto por sus 9uenas condiciones de resistencia a la compresiBn a tempranas edades
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