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ENSAYO DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DE CILINDROS DE CONCRETO

DILAN OMAR PENAGOS MORENO……………………..2232735 ELCY DAYANA GUTIERREZ FAJARDO……………….2230140 MARIA PAULA GUTIERREZ BUITRAGO……………..2231803 JUAN PABLO ACUÑA AMAYA…………………..………2230129

PRESENTADO A: ING MARIAN ISABEL AVELLA PESCA

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS INGENIERIA CIVIL TUNJA 2019

1. OBJETIVOS   

Determinar la máxima resistencia a la compresión de cuatro cilindros de muestra de concreto frente a una carga aplicada axialmente. Realizar el análisis del comportamiento de resistencia a compresión de los especímenes de concreto Vs la edad del cilindro. Determinar el cumplimiento de los especímenes con las especificaciones técnicas requeridas en el proyecto.

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Identificar el tipo de falla presentada en el espécimen de concreto.

2. FUNDAMENTO TEORICO Las mezclas de concreto pueden ser diseñadas para proporcionar una amplia gama de propiedades mecánicas y de durabilidad para satisfacer el diseño requisitos de una estructura. La resistencia a la compresión del hormigón es la medida de rendimiento más común utilizado por el ingeniero en el diseño de edificios y otras estructuras. La resistencia a la compresión se mide fracturando probetas cilíndricas de concreto en una máquina de ensayo de compresión de acuerdo con la NTC 550, 889, 1377, 504 y la norma ASTM C 873 Fuerza: es toda acción que tiende a producir o produce un cambio en el estado de reposo o movimiento de un cuerpo Carga: Se les llama así a las fuerzas externas que actúan sobre un material (kgF). Deformación: Es todo cambio de forma (mm). Deformación elástica: es el cambio en la forma que sufre un cuerpo bajo carga, el cual se comprime esta última. Deformación plástica: Es el cambio de forma que sufre un cuerpo bajo carga, el cual no se elimina al suprimir la carga que lo origina, obteniéndose una deformación permanente. Esfuerzo: Es la relación interna de los materiales cuando son sometidos a cargas. Generalmente se expresa en intensidad de fuerza, es decir la fuerza por unidad de área. [1] Compresión: Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento. La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una fractura se puede definir, en límites bastante ajustados, como una propiedad independiente. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no se rompen en la compresión se define como la cantidad de esfuerzo necesario para deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un ensayo de compresión. [2]

3. EQUIPO Y ELEMENTOS ARENA: Conjunto de partículas pequeñas de rocas que se acumulan en las orillas del mar o de los ríos, que se usan para elaborar morteros y hormigones. La Arena es una roca incoherente cuyos granos son inferiores a 5 mm.

Según su    

tamaño, se agrupan en: Gruesa: entre 5 y 2 mm Media: entre 2 y 1 mm Fina: menos de 1 mm. Limo: menos de 0,08 mm.

Por su yacimiento se las clasifica en mina, río, marinas y artificiales, cuando se las obtiene por machaqueo. [3] GRAVILLA: Grava de diámetro reducido, generalmente entre 6,4 y 9,5 mm (1/4 y 1/3 de pulgada) que ha sido cribada en condiciones determinadas. [4]

AGUA: considerada como materia prima para la confección y el curado del concreto u hormigón debe cumplir con determinadas normas de calidad. Las normas para la calidad del agua son variables, pueden tener alguna variación según el tipo de cemento que se quiera mezclar. Esta deberá ser limpia y fresca hasta donde sea posible y no deberá contener residuos. [5] CEMENTO: El cemento es un material aglutinante que presenta propiedades

de adherencia y cohesión, que permiten la unión de fragmentos minerales entre sí, formando un todo compacto. Hay dos tipos de cementos dependiendo de su origen: arcilloso, logrado a partir de arcilla y piedra caliza; y puzolánico, que contiene puzolana, un material aluminio silíceo. La mencionada puzolana puede provenir de volcanes o de un origen orgánico. En la construcción se ha generalizado la utilización de la palabra cemento para designar un tipo de aglutinante específico que es el cemento hidráulico, de origen puzolánico, debido a que es el más comúnmente utilizado. [6] BALANZA DIGITAL: Son instrumentos de pesaje de funcionamiento no automático que utilizan la acción de la gravedad para determinación de la masa. Se compone de un único receptor de carga (plato) donde se deposita el objeto para medir. Una célula de carga de carga mide la masa a partir de la fuerza (peso) ejercida por el cuerpo sobre el receptor de carga. El resultado de esa medición (indicación) aparecerá reflejado en un dispositivo indicador. [7]

FLEXOMETRO: es un instrumento para medir longitudes, sin embargo, es mucho más conocido como metro. Se compone por una cinta de acero templado enrollado dentro de una carcasa, la cual cuenta con un mecanismo que permite que está siempre regrese dentro una vez terminada la tarea de medición. Finalmente cuenta con un seguro para evitar que la cinta regrese para así poder guardar la medida exacta que se tomó. [8]

CALIBRADOR: es un instrumento de medición dotado de una escala y un

cursor que desliza en él y fue concebido para tomar dimensiones lineales por contacto. Permite tomar medidas externas, internas, de profundidad y resaltos.

MAQUINAS DE ESAYO: TIPO TORNILLO: Es una máquina semejante a una prensa, con facultades para someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o sistema hidráulico. La máquina de ensayos universales tiene como función comprobar la resistencia de diversos tipos de materiales. Para esto posee un sistema que aplica cargas controladas sobre una probeta (modelo de dimensiones preestablecidas) y mide en forma de gráfica la deformación, y la carga al momento de su ruptura en la cual la cabeza se mueve a una velocidad aproximada de 1,3 mm/min cuando avanza al vacío. [9]

OPERADORA HIDRAULICA: diseñada para la realización de ensayos compresión en muestras de concretos. La máquina opera eléctricamente aplicando la fuerza mediante un sistema hidráulico con regulación fina de la velocidad. El sistema de medición e indicación de fuerza digital ha sido diseñado teniendo en cuenta los tipos de ensayos a realizar y cuenta con facilidades para cambio de unidades de medición, cálculo interno de esfuerzo y memoria programable de carga máxima (pico). para este tipo de máquinas la carga se aplica a una velocidad sobre el espécimen dentro de intervalo de 0,14 MPA/s a 0,34 MPA/s.

El porcentaje de error para las cargas dentro del intervalo propuesto de uso de la máquina de ensayo no debe exceder +- 1,0% de la carga indicada.

4. PROCEDIMIENTO 

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El ensayo de compresión de muestras curadas en agua se debe hacer inmediatamente después de que éstas han sido removidas del lugar de curado. Las muestras se deben mantenerse húmedas utilizando cualquier método conveniente, durante el período transcurrido desde su remoción del lugar de curado hasta cuando son ensayadas. Colocación de la Muestra: Se coloca el bloque de carga inferior sobre la plataforma de la máquina de ensayo, directamente debajo del bloque superior. Se limpian con un paño las superficies de los bloques superior e inferior y se coloca el espécimen sobre el bloque inferior. Se alinea cuidadosamente el eje del espécimen con el centro de presión del bloque superior. El bloque con rótula se debe rotar inmediatamente antes de proceder al

ensayo, para asegurar la libertad de movimiento requerida en la Sección 3.2. Antes de ensayar el espécimen se debe verificar que el indicador de carga esté ajustado en cero. Instituto Nacional de Vías E 410 - 8 5.5 Velocidad de Carga – Se aplica la carga continuamente sin golpes bruscos. La carga se debe rá aplicar a una velocidad correspondiente a una tasa de aplicación de carga comprendida en el rango de 0. 25 ± 0.05 MPa/s (35 ± 7 psi/s). La velocidad escogida se debe mantener, al menos, durante la segunda mitad del ciclo de ensayo, para la fase de carga prevista. Sin embargo, no se deberá ajustar la velocidad de movimiento a medida que se está alcanzando la carga última y la tasa de aplicación de carga decrece debido al agrietamiento del cilindro. Durante la aplicación de la primera mitad de la fase de carga prevista, se permite una velocidad de carga mayor, siempre que ésta se controle para evitar cargas por impacto. Para máquinas de tipo tornillo o de deformación controlada, se requiere un ensayo preliminar para establecer la velocidad de movimiento requerida para generar la tasa de carga especificada. Dicha velocidad dependerá del tamaño del cilindro, del módulo elástico del concreto y de la rigidez de la máquina de ensayo.

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Se aplica la carga hasta que el indicador señale que ella comienza a decrecer de manera continua y el cilindro muestra un patrón de falla bien definido. Si se usa una máquina equipada con un detector de rotura del espécimen no se permitirá su reconexión hasta que la carga haya caído a un valor menor de 95% de la máxima. Cuando se ensayan cilindros sin refrentar, puede ocurrir una fractura de esquina antes de alcanzar la carga última; en tal caso se debe continuar la compresión hasta que se tenga la certeza de haber alcanzado la carga última. Se registra la carga máxima soportada por el cilindro durante el ensayo y se anota el patrón de falla de acuerdo con los modelos, si se ajusta a alguno de ellos. En caso contrario se harán un dibujo y una descripción del tipo de falla producido. Si la resistencia medida es muy inferior a la esperada, se examina el cilindro para detectar zonas con vacíos o con evidencias de segregación o si la fractura atraviesa partículas del agregado grueso y se verifican, también, las condiciones del refrentado. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El experimento consistió en sobreponer las muestras sobre un material que homogenizaba su superficie con la superficie de la máquina para así lograr la distribución correcta del esfuerzo. También se midió las dimensiones correspondientes con un metro y posteriormente se sometieron los especímenes a la acción de la máquina de compresión de cilindros UH - 600 kNI. Del ensayo se midieron cargas y alargamientos como se evidencia en los resultados arrojados por ésta. Y durante el procedimiento se observó la forma de falla de los cilindros; estos reflejaron líneas verticales en toda su estructura que es el resultado de la acumulación de las deformaciones en su estructura.El comportamiento de esas líneas está ligado a la teoría del medio continuo, que para este caso nos dice que el material en todas sus direcciones presenta el mismo esfuerzo y por ende la misma deformación, este tipo de material en el medio social se le llama; material isotrópico.

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MATERIALES Cilindro de concreto de longitud de 30cm con diámetro de 15cm. Maquina universal para aplicar carga. Dial de carga.

5. ANÁLISIS Y RESULTADOS

DEFECTOS Recordando lo que se había explicado en la teoría; los materiales presentan esfuerzos y deformaciones, pero las formulas fueron derivadas de la mecánica del medio continuo, eso significa que si los moldes con los materiales no se encuentran en las mejores condiciones se presentará una distorsión en los resultados. Por esa razón, se debe hacer un vaciado en molde muy bueno y proceso de curado constante para obtener las mejores

características del material. La relación de esbeltez si no se respeta entonces los resultados van a tener mucha incertidumbre.

6. CONCLUSIONES  Se determinó que los especímenes de concreto aumentan su resistencia a la compresión con la edad. Pues a medida que se dejaron sumergidos en agua, durante 7,14 y 28 días, cada muestra adquirió un mayor esfuerzo máximo, esto se puede aprecia en la gráfica n 1.  Los especímenes se trataron de manera adecuada acorde a las indicaciones de las NTC 550, 889, 1377, 504 y la norma ASTM C 873 para determinar la resistencia a compresión de cilindros preparados y curados, La resistencia a compresión del espécimen dependen del tamaño y forma del espécimen, dosificación, los procedimientos de mezclado, los método de muestreo, moldeado y fabricación, edad, la temperatura y las condiciones de humedad durante el curado, por tanto es común incurrir en errores humanos con los factores anteriores.  Se pudo concluir que entre más edad tenga el cilindro más carga podrá soportar y así mismo su esfuerzo será mayor.  Logramos identificar los tipos de fallas, fracturas que ejercen los especímenes de concreto al estar sometidos a fuerzas compresivas, entre ellos: corte y cono en rotura vertical; donde logramos ver las grandes fisuras que estas presentan a través de los cabezales. También, durante la etapa de prueba evidenciamos gran cantidad de arena en cada muestra, donde se observó desmoronamiento de esta, lo cual pudo haber actuado en alguna de estas fallas.  los resultados no fueron los más esperados porque teóricamente la zona elástica tiene un crecimiento lineal, lo que indica que sus variables crecen de la misma forma una respecto de la otra; eso está ligado al comportamiento de esfuerzo vs deformación. Sin embargo, las gráficas al principio se asentaron mucho, lo cual indicó que hubo mucha deformación a tan poca carga. Haciendo idea de lo sucedido, es razonable decir que el volumen de concreto no fue lo suficientemente compactado y de esa forma se presentó mucha deformación a tan pequeñas cargas e incremento de cargas.

7. REFERENCIAS [1] https://www.monografias.com/trabajos12/pruemec/pruemec.shtml [2]https://www.instron.com.ar/es-ar/our-company/library/glossary/c/compressivestrength [3] https://www.construmatica.com/construpedia/Arena [4] http://www.parro.com.ar/definicion-de-gravilla [5] https://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(concreto) [6] http://www.cetesa.com.co/que-es-el-cemento-y-cual-es-su-composicion/ [7] https://www.femto.es/balanza-digital [8] https://www.ingmecafenix.com/otros/medicion/flexometro/ [9] https://ingenieriareal.com/tipos-de-maquinas-universales-de-tension-ycompresion/