Concreto Armado y Sus Aplicaciones

INTRODUCCIÓN Como en todas las civilizaciones, el hombre siempre ha buscado en lugar para poder vivir, es decir, un habitat. A medida que han pasado los años aquel ha tenido y tiene que lidiar con la fuerzas de la naturaleza cuando de construcción se trata. En siglos anteriores las construcciones eran básicamente de adobe, quincha, barro y /o yeso, es decir, decir, materia materiales les que eran fácile fáciless y económ económico icoss de obtene obtenerr acompa acompañad ñados os de la tecnología tecnología de la época. Pero el factor fundamental fundamental por el cual el hombre hombre y/o industria industria de la construcción ha ido perfeccionándose, ha sido el tener que hacer frente a las fuerzas naturales a las cuales estamos impunes sobre la tierra, es decir, terremotos, vientos huracanados, ciclones, entre otros. El concreto armado en el Perú se comenzó a usar por los años 20 aproximadamente, este material de construcción consta de la unión del concreto (cemento, arena y piedra) más el acero de refuerzo. El concreto es una especie de maza pegante que tiene la propiedad propiedad de endurecer con el tiempo tiempo y es muy resistente resistente a la compresión, mien mientra trass tant tanto o el acero acero al tener tener la prop propie ieda dad d de resist resistir ir a la tracc tracció ión n y al ser ser corrugado, permite que el concreto se le adhiera formando así la dupla perfecta en un sistema constructivo. El concreto armado (sin dejar de lado la cimentación de toda estructura) es aquel que la da rigidez y estabilidad a toda estructura. A lo largo de los años los ingenieros se han visto obligados a modificar los estándares de resistencia de acuerdo a las zonas donde se construye, es decir, ahora se tiene en consideración si una zona es sísmica o no, como por ejemplo, la isla de Japón al estar ubicada sobre 4 placas tectónicas, sus sistemas constructivos varían constantemente y la producción del concreto no es ajena a estos cambios. En el caso de nuestro país, país , que también está sobre zona sísmica, los constructores constructores se basan en el factor de seguridad Nro2 para el acero y 210kg/cm 2 para concreto, concreto, lo cual permite permite obtener una resistencia resistencia de sismo grado 8 en las edificaciones antisísmicas. Se tiene que afirmar, lamentablemente, que el Perú ha sufrido, a lo largo de su histor historia, ia, fuertes fuertes desast desastres res natura naturales les.. Estos, Estos, obviam obviament ente, e, fueron fueron (y aún lo son) son) imprevisibles, pero si se hubiera tomado las medidas necesarias, si se hubiera utilizado de manera correcta los recursos destinados a las mejoras de las viviendas y obras públicas, tal vez no se hubiera tenido que lamentar la pérdida de muchas vidas. La construcción es una técnica y arte que requiere de análisis, felizmente se puede afirmar que en la actualidad el país si cuenta con tecnología de construcción para pode poderr hace hacerr fren frente te a los los desas desastre tress natu natural rales es,, cont contam amos os con con una una de las las mejo mejores res productoras de acero del mundo, como lo es Aceros Arequipa, la industria del concreto se ha especializado en la producción de este elemento, y hoy se cumplen con los estándares de calidad que exigen las normas que ordenan los organismos respectivos como el colegio de ingenieros y el ministerio vivienda y construcción. La construcción con ética y responsabilidad a demás de brindarnos seguridad impulsa la economía del país, ya que este sector ve involucrado varias industrias, lo cual lo convierte en un motor económico.

EL CONCRETO HISTORIA •

Egipto Antiguo

Los egipcios usaron el yeso calcinado para dar al ladrillo o a las estructuras de piedra una capa lisa. •

Grecia antigua

Una aplicación similar de piedra caliza calcinada fue utilizada por los Griegos antiguos. •

Antigua Roma

El Coliseo Romano: Los Romanos utilizaron con frecuencia el agregado quebrado del ladrillo embutido en una mezcla de la masilla de la cal con polvo del ladrillo o la ceniza volcánica. Construyeron una variedad amplia de estructuras que incorporaron la piedra y concreto concreto,, incluyendo los caminos, los acueductos, los templos y los palacios. Los Romanos antiguos utilizaron losas de concreto en muchas de sus estructuras públicas grandes como el Coliseo y el Partenón. El concreto también fue utilizado en la pared de la defensa que abarca Roma Roma,, más muchos caminos y los acueductos que toda todaví víaa exis existe ten n hoy. hoy. Los Los Roma Romano noss util utiliz izaro aron n much muchas as técnicas innovadoras innovadoras para mane maneja jarr el peso peso del del concr concret eto. o. Para Para alig aliger erar ar el peso peso de estr estruc uctu turas ras enorm enormes, es, encajonaron a menudo tarros de barro vacíos en las paredes. También utilizaron barras de metal como refuerzos en el concreto cuando fueron construidos techos estrechos sobre callejones. •

1774

El Faro de Smeaton John Smeaton había encontrado que combinar la cal viva con otros materiales creaba un mate materia riall extre extrema mada dame ment ntee duro duro que que se podr podría ía utili utiliza zarr para para unir unir junt juntos os otro otross mate materi rial ales es.. Él util utiliz izó ó este este conocimiento para para cons constr trui uirr la prim primer eraa estructura de concreto desde la Roma antigua. "John Smeaton, uno de los grandes ingenieros del siglo dieciocho, logró un triunfo al construir el faro de Eddystone en Inglaterra Inglaterra.. Los faros anteriores en este punto habían sido destruidos por las tormentas y el sitio estaba expuesto a la extrema fuerza del mar. Pero Smeaton utilizó un sistema en la construcción de su cantería que la limita  junta en un todo extremadamente e xtremadamente tenaz. Él bloqueó las piedras unas en otras y para las fundaciones y el material de junta utilizó una mezcla de la cal viva, arcilla, arena y escoria de hierro machacada – concreto, eso es. Esto ocurrió en 1774... [y] es el primer uso del concreto desde el período romano." (Citado  Arquitectura: el crecimiento de una nueva tradición , por Sigfried de Espacio, Tiempo y  Arquitectura: Giedion, Harvard University Press, 1954. Aguafuerte del informe de Smeaton sobre el faro faro,, una una narr narrat ativ ivaa del del edif edific icio io y una una descripción de la cons constru trucci cción ón del del faro faro de Eddystone.) •

1816

El primer puente de concreto (no reforzado) fue construido en Souillac, Francia Francia.. •

1825

Paso del canal El primer concreto moderno producido en América se utiliza en la construcción del canal de Erie. Se utilizó el cemento hecho de la "cal hidráulica" encontrada en los condados de Madison en Nueva York, de Cayuga y de Onondaga. Primero llamado "La zanja de Clinton", el canal de Erie se abrió en 1825. Fue un instrumento en la apertura de la expansión a través de la región de Los Grandes Lagos. Su éxito comercial fue atribuido a menudo al hecho de que el coste de mantenimiento de los pasos de concreto era muy bajo. El volumen del concreto usado en su construcción le hizo el proyecto de construcción de concreto más grande de sus días. •

1897

Sears Roebuck ofreció el artículo #G2452, un barril de "Cemento, natural" en $1,25 por barril y el artículo #G2453, "cemento Portland, importado" en $3,40 por barril de 50 galones. •

1901

Abrazadera de columna

Arthur Henry Symons diseñó una abrazadera de columna que se utilizaría con las formas de concreto trabajo – construidas. Arthur Henry Symons diseñó una abrazadera de columna para encofrado de concreto en su departamento de herrero en la ciudad de Kansas. Era ajustable y mantenía las formas cuadradas, dos características apreciadas por los contratistas de concreto. La abrazadera llegó a ser rápidamente popular y los contratistas pidieron que él hiciera más equipo para resolver sus necesidades en la construcción de concreto. Pronto, A.H. Symons hacía una variedad amplia de equipo para la cada vez mayor industria de la construcción en concreto. •

1902

August Perret diseñó y construyó un edificio de apartamentos en París que usa las aplicaciones qué él llamó "sistema trabeated para el concreto reforzado". Fue estudiado y también imitado ampliamente y además influenció profundamente la construcción en concreto por décadas. August Perret diseñó los apartamentos en la 25bis el rue Franklin con vistas maravillosas hacia el Río Sena y la Torre Eiffel. Su área agrandada de ventanas con las pequeñas masas de soporte fue radical en sus días. Se considera una estructura seminal en el temprano movimiento arquitectónico moderno porque utilizó la fuerza extraordinaria del concreto reforzado para crear un edificio que tenía un marco de soporte que no dependía del espesor de las paredes. •

1905

Templo Unity Frank Lloyd Wright comenzó la construcción del famoso templo de la Unidad en Oak Park, Illinois. Tomando tres años para terminar, Wright diseñó la masiva estructura con cuatro caras idénticas de modo que su costoso encofrado se pudiera utilizar múltiples veces.

Falling Waters Frank Lloyd Wright creyó que el concreto era un material de construcción importante que debe ser utilizado en muchas maneras. Él lo utilizó como vigas ocultas de ayuda, losas, paredes y techos en la mayoría de sus trabajos desde 1903 en adelante. El templo de la unidad se hizo casi enteramente de concreto reforzado; la famosa casa "Falling Waters" usa las losas de concreto para soporte y efecto dramático; en muchos de sus trabajos posteriores usó sus bloques de concreto diseñados para soporte y efecto decorativo. •

1908

Edison con casa modelo Thomas Alva Edison construyó 11 hogares de concreto moldeados en sitio en Union, Nueva Jersey. Esos hogares aún siguen siendo utilizados. Él también puso la primera milla del camino en concreto cerca de New Village, Nueva Jersey.

Thomas Edison creyó que el concreto era el material que revolucionaría los hogares. Él quería que el trabajador promedio pudiera vivir en casas finas, que el concreto haría rentable. Este modelo adornado era similar a los 11 hogares que él construyó. Usando concreto y formas avanzados, cada hogar era vertido de piso a techo en un día. •

1914

La construcción del Canal de Panamá El Canal de Panamá fue abierto después de décadas de construcción. Ofrece tres pares de exclusas de concreto con suelos tan gruesos como 20 pies y las paredes tan gruesas como 60 pies en el fondo. El Canal de Panamá tomó más de 30 años para terminarse a un costo de $347 millones. Los desafíos de ingeniería encontrados fueron enormes. Las condiciones geológicas difíciles, la obtención de las materias primas necesarias y mano de obra, más la enorme escala del equipo requirieron la innovación ilimitada. Las formas de acero para las superficies interiores de las exclusas fueron 80 pies de alto y 36 pies de ancho. •

1917

El local en Chicago Symons se mudó a un local más grande en Chicago para acomodar el crecimiento.

Arthur Henry Symons mudó su negocio desde la ciudad de Kansas a Chicago en 1917 para acomodar el crecimiento del negocio. El estar más cerca al buen transporte para la adquisición de la materia prima y distribución del producto, trabajo experto y un mercado que crecía estimuló más crecimiento. •

1918

Anuncio Symons lanzó su primer anuncio en la Engineering News-Review (ENR). Esto extendió la palabra sobre sus productos y dió lugar incluso a mayor crecimiento y expansión de los productos y servicios de Symons. "La abrazadera de columna SYMONS" dice el título en el primer anuncio de Symons en la Engineering News-Review (ENR). Este anuncio apareció en la edición de ENR del 14 agosto de 1918 y se han estado publicando anuncios allí desde entonces. 1921 •

Hangar de aeronaves Los vastos y parabólicos hangares de dirigibles en el aeropuerto de Orly en París fueron terminados.

Los hangares extensos de los dirigibles de Eugene Freyssinet (comenzados en 1916) fueron construidos de costillas parabólicas pretensadas. La forma permitió la más grande y posible fuerza estructural para el enorme volumen necesario para contener los dirigibles. La naturaleza incombustible del concreto fue el factor principal que convenció al equipo de Orly a que aprobara el diseño altamente inusual. •

1933

Alcatraz La Penitenciaría de Alcatraz fue abierta. Los primeros internos fueron la cuadrilla de trabajo de la prisión que la construyó. Esta prisión federal en la isla de Alcatraz fue cerrada por el ejército en 1933 y se convirtió oficialmente en una Penitenciaría en 1934. El agregado para el concreto en muchos de los edificios es ladrillo machacado de la prisión militar. •

1946

Symons comenzó la fabricación Wood-Ply®, un sistema de formación modular que consistió en formas de madera reutilizables con la dotación física de acero. •

1955

Fue introducido Steel-Ply®, el sistema de formación de concreto más popular de Symons. Utilizado en operaciones "handset " y "gangform", provee a los contratistas la máxima flexibilidad de forma con grados fiables de la carga. El sistema de Steel-Ply combina los resistentes carrioles de acero y los travesaños con el chapeado especial de Symons de ½" de plywood HDO para un grado de 1000 psf. Este grado de la carga reduce los requisitos de unión comparados al encofrado típico trabajo-construído y aumenta la productividad. •

1973

La Casa de Ópera Se inaugura la casa de ópera en Sydney, Australia. Sus distintivos picos de concreto se convirtieron rápidamente en un símbolo para la ciudad. La distribución internacional de los productos de Symons comienza. La línea dramática de la azotea en la Casa de Ópera en Sydney es una perdurable imagen de Sydney, Australia. Las múltiples áreas de presentaciones dentro de los picos son reconocidas por sus exquisitas calidades acústicas. •

1982

La línea química de productos de concreto de Symons de amplía con la introducción de desbloqueadores líquidos, compuestos para curar, selladores de acrílico y endurecedores. •

1987

Se introducen el "Room Tunnel" molde para el formado repetitivo de cuartos y el sistema de formación de concreto "Flex-Form" para paredes curvas. El sistema de formado Room Tunnel es un sistema de "medio túnel" que es más simple, más ligero y más rápido de manejar que productos competidores de "túnel entero". El diseño del "medio túnel" también proporciona una mayor flexibilidad dimensional para la potencial reutilización en otros proyectos. El "Room Tunnel" está diseñado con un revestimiento de placa 3/16" de acero respaldada con costillas de acero. Este robusto diseño reduce al mínimo el apoyo interior para lograr un área despejada. El diseño también proporciona un acabado liso sin desviación. Los asentamientos magnéticos rápidos y eficientes reducen los costos para los bordes y los"blockouts" de la losa, mejorando la duración del ciclo. El sistema "Room Tunnel" se ha utilizado para "un cuarto, por día, por forma". Eso significa horarios más rápidos para la terminación del proyecto y costos reducidos para el contratista y el propietario.

Los paneles de "Flex-Form" se entregan al sitio del trabajo pre-ensamblados al radio requerido. No hay costosos modelos trabajo-construidos necesarios para poner este sistema patentado de formación en uso. El sistema de "Flex-Form" consiste en un panel flexible 3/16" de acero que sigue la forma de una costilla rodada en ángulo. La costilla se emperna a los refuerzos del panel para llevar a cabo con seguridad la forma al radio especificado. Cambiar el radio de formación para diversas condiciones del proyecto es tan simple como cambiar la costilla. El sistema de formación de concreto "Flex-Form" produce una excelente superficie de concreto que no requiere normalmente ningún acabado adicional. Debido a que el panel de "Flex-Form" se dobla para formar el radio, las estrías se eliminan virtualmente. •

1993

Museo JFK El Museo John F. Kennedy en Boston fue terminado. La dramática estructura de concreto y cristal fue diseñada por el reconocido arquitecto I. M. Pei. La ceremonia de dedicatoria para el Museo John Fitzgerald Kennedy fue presidida por el presidente Clinton. Él comentó de su reunión en su infancia con el presidente Kennedy y cómo éste influenció su vida. El museo por sí mismo es una estructura dramáticamente angular de cristal verde y concreto blanco que se aprovecha del inclinado terreno costero con dramáticas vistas del mar y de la ciudad. •

1996

Symons introduce la manija "Quick-Hook"™ en paneles y rellenores de "Steel-Ply". Esta manija innovadora e integral proporciona agarraderas convenientes para los paneles móviles y para enganchar la protección de caída de personal. La manija "Quick-Hook" tiene una capacidad de 5,000 libras que cumple con los requisitos de seguridad del OSHA. La manija de "Quick-Hook" es una parte integral de cada panel de "Steel-Ply" y de varias tallas del llenador. Provee a los trabajadores las puntas de conexión convenientes para el harness de seguridad al subir y trabajar con el "Steel-Ply" que forma el sistema. Cuando los paneles de "Steel-Ply" con la manija "Quick-Hook" se utilizan en una aplicación gangforming, las manijas nunca están más de 3 pies separadas. Un trabajador puede moverse fácilmente arriba, abajo y a través de la cuadrilla alternativamente enganchando y soltando los ganchos de seguridad asociados al equipo de protección de caídas.

1. ¿QUÉ ES EL CONCRETO? El concreto es un material de construcción bastante resistente, que se trabaja en su forma líquida, por lo que puede adoptar casi cualquier forma. Este material está constituido, básicamente de agua, cemento y otros añadidos, a los que posteriormente se les agrega un cuarto ingrediente denominado aditivo. Aunque comúnmente se le llama cemento, no se les debe confundir, y en verdad aquellas mezclas que hacen los camiones tolva en las construcciones son en realidad concreto, es decir, cemento con aditivos para alterar sus propiedades. Cuando todos los elementos de la mezcla se han incluido, se realiza la denominada revoltura del cemento, proceso mediante el cual se introduce el quinto elemento, el aire. Gracias a este procedimiento, el concreto se transforma en una masa que puede ser moldeada con facilidad, sin embargo, hay que procurar no tomarse mucho tiempo, ya que al cabo de unas horas, el concreto se endurece. Debido a esto, al correr el tiempo, este material va perdiendo su plasticidad, poniéndose cada vez más rígido hasta endurecerse por completo. Existe la posibilidad de realizar ciertas modificaciones a las formas líquidas y sólida del concreto. Lo anterior es realizable a partir de la adición de determinados elementos en forma dosificada, y de este modo, poder controlar, por ejemplo, el tiempo de endurecimiento de este material, acortándolo o alargarlo, según sean los requerimientos del constructor. Además gracias a este mismo mecanismo es posible reducir las demandas de agua de la mezcla, incluir más aire, o bien, aumentar las posibilidades de su trabajabilidad. El concreto es un material de construcción muy popular que, gracias a la plasticidad de su forma líquida y la resistencia de su forma sólida, resulta ser el material ideal para el trabajo en exteriores. De este modo, el concreto se comporta como aquel material que nos permite vivir en casas firmes y llegar a ellas conduciendo por calles, autopistas y puentes. Se puede decir incluso, que es este el elemento que le brinda la solidez a nuestros hogares, calles y muchos lugares más en los que desarrollamos nuestras vidas.

2. RESUMEN DE LA NORMA E-060 1. REQUISITOS GENERALES 1.1 ALCANCE Esta Norma fija los requisitos y exigencias mínimas para el análisis, diseño, materiales, construcción, control de calidad e inspección de estructuras de concreto simple o armado. Los planos y las especificaciones técnicas del proyecto estructural deberán cumplir con esta Norma. Si existiese discrepancia tiene prioridad esta norma. 1.2 LIMITACIONES Esta Norma podrá ser aplicada al diseño y construcción de estructuras prefabricadas y/o estructuras especiales. 1.3 PROYECTO, EJECUCIÓN E INSPECCIÓN DE LA OBRA 1.3.1 REQUISITOS GENERALES Deberán ser realizadas por personal profesional y técnico Calificado. Deberán llevar la firma de un Ingeniero Civil Colegiado. La construcción deberá ser ejecutada e inspeccionada por ingenieros civiles colegiados. 1.3.2 PROYECTO De acuerdo a los criterios de estructuración indicados en la Norma E-030 La determinación de las cargas actuantes se hará de acuerdo a lo Indicado en la Normas Técnicas de Edificación E. 020 El Ingeniero Proyectista podrá elegir los procedimientos de análisis. Los planos del proyecto estructural deberán contener información detallada y completa de las dimensiones, ubicación, refuerzos y juntas de los diversos elementos estructurales. Los planos serán archivados. 1.3.3 EJECUCIÓN DE LA OBRA El Constructor designará al Ingeniero Civil Colegiado. El Constructor ejecutará los trabajos requeridos en la obra. Cuando se requiera autorización previa de la inspección el Ingeniero Residente comunicará al Inspector con 48 horas de anticipación. Las ocurrencias técnicas de la obra se llevarán en un Registro Anexo al Cuaderno de Obra.

Se mantendrá un registro completo de las temperaturas y de la protección que se dé al concreto mientras se realiza el curado. El Registro y el Cuaderno de Obra formarán parte de los documentos entregados al propietario con el Acta de Recepción de la Obra. Cuando se requiera autorización previa de la inspección el Ingeniero Residente comunicará al Inspector con 48 horas de anticipación. Las ocurrencias técnicas de la obra se llevarán en un Registro Anexo al Cuaderno de Obra. Se mantendrá un registro completo de las temperaturas y de la protección que se dé al concreto mientras se realiza el curado. El Registro y el Cuaderno de Obra formarán parte de los documentos entregados al propietario con el Acta de Recepción de la Obra. 1.3.4 INSPECCIÓN El Inspector tiene el derecho y la obligación de hacer cumplir la presente Norma, los planos y las especificaciones técnicas. El Constructor proporcionará al Inspector todas las facilidades. 1.4 SISTEMAS NO CONVENCIONALES El empleo de sistemas constructivos no convencionales deberá de contar con la autorización previa de SENCICO. CAPITULO 2: MATERIALES CEMENTO: Deberá cumplir con Los requisitos de las especificaciones ITINTEC para cementos. AGREGADOS: Los agregados deberán cumplir con los requisitos de la Norma ITINTEC 400.037, que se complementarán con los de esta Norma y las especificaciones técnicas. AGUA: El agua empleada en la preparación y curado del concreto deberá ser, de preferencia, potable. Se utilizará aguas no potables sólo si: a) Están limpias y libres de cantidades perjudiciales b) En ensayos en los que se ha utilizado agua de la fuente Elegida. c) Los cubos de prueba de mortero preparados con agua no potable y ensayados de acuerdo a la Norma ASTM C109,

ACERO ACER O DE RE REFU FUE ERZ RZO: O: Diá iám met etro ro ma mayo yorr o ig igua uall a 8 mm de deb ber erán án se serr corrugadas, las de diámetros menores podrán ser lisas. ADITIVOS: ADITIVO S: El Con Constru structo ctorr deb deberá erá dem demost ostrar rar al Ins Inspect pector or que los aditiv aditivos os empl em plea eado doss son ca capa pace cess de ma mant nten ener er es esen enci cialm almen ente te la mi mism smaa cal calid idad, ad, Composición y comportamiento en toda la obra. ALMACENAMIENTO DE LOS MATERIALES EN OBRA: Los materiales deberán almacenarse almace narse en obra de manera de evita evitarr su deterioro o contaminación. contaminación. No se utilizarán materiales deteriorados o contaminados. ENSAYO DE LOS MATERIALES: El Inspector podrá ordenar, en cualquier etapa de la ejecución del Proyecto, ensayos de certificación de la calidad de los materiales empleados. El muestreo y ensayo de los materiales se realizará de acuerdo a las Normas ITINTEC correspondientes. CAPÍTULO 3: REQUISITOS DE CONSTRUCCIÓN CONSIDERACIONES GENERALES el concreto alcance la resistencia en ‘compresión promedio determinada en la Sección 4.3.2 El concreto será fabricado de manera de reducir al mínimo el número de valores de res esiistenci ciaa por debajo del f'c es esp pecificado loss re lo resu sult ltad ado os de pr prob obet etas as de co con ncr cret eto o pre repa para rada dass y en ensa saya yada dass de acuerdo a las Normas ITINTEC ITINT EC 339.033, 339.034 y 339.036. SELECCION DE LAS PROPORCIONES DEL CONCRETO Deberán permitir que: a) Se logren logren la trabajabi trabajabilidad lidad y la consis consistenci tencia. a. b) Se logre resisten resistencia cia a las condiciones condiciones especial especiales es de exposición exposición a que que pueda estar sometido el concreto. c) Se cumpla cumpla con con los requi requisitos sitos especif especificados icados para la resiste resistencia. ncia. Trata también otros aspectos como son: El Proporcionamiento en base a experiencia de campo y/p mezclas de prueba. Las condiciones especiales de exposición. La reducción de la resistencia promedio. La evaluación y aceptación del concreto. La preparación y demás requisitos respecto al concreto de obra. Respecto a los encofrados, elementos embebidos y juntas

Respecto a los detalles del refuerzo. Desarrollo y empales del refuerzo. CAPÍTULO 4: REQUISITOS GENERALES Comprende los requisitos para el análisis y diseño como los métodos de diseño, cargas del diseño, métodos del análisis, rigidez y módulo módulo de elasticidad, luces para pa ra el cál cálcu culo lo y mo mome ment ntos os pa para ra el di dise seño ño,, re redi dist strib ribuci ución ón de mo mome ment ntos os negati neg ativos vos en ele elemen mentos tos con contin tinuos uos suj sujeto etoss a fle flexió xión, n, aná anális lisis is de col column umnas, as, análisis de vigas T, análisis de losas nervadas. También abarca requisitos de resistencia y de servicio. CAPÍTULO 5: DISEÑO Las disposiciones de este capítulo se aplicarán al diseño de elementos como vigas, losas, muros de contención, escaleras y, en general, cualquier elemento sometido a flexión, excepto que para vigas de gran peralte, zapatas y losas armadas en dos direcciones se deberá cumplir con lo estipulado en los Capítulos respectivos. CAPÍTULO 6: EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS Si existen dudas razonables respecto de la seguridad de una estructura o de alguno de sus elementos o si se necesita información acerca de la capacidad de carga de una estructura en servicio para fijar sus límites de carga, se podrá ordenar que se efectúe una evaluación de la resistencia estructural ya sea por anál an álisi isis, s, em empl plea eand ndo o pr prue ueba bass de car carga ga o po porr un unaa co comb mbin inaci ación ón de am ambo boss procedimientos. La evaluación será realizada por un ingeniero civil calificado.

3. TIPOS TIPOS DE CON CONCRE CRETO TO:: 3.1 CONCRETO SIMPLE 

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Se utiliza para construir muchos tipos de estructuras, estructuras, como autopistas, calles, puentes, túneles, presas, grandes edificios, pistas de aterrizaje, sistemas de riego y canalización, rompeolas, embarcaderos y muelles, aceras, casas . En la albañilería el concreto es utilizado también en forma de tabiques o bloques.

Ventajas

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Resistencia a fuerzas de compresión elevadas. Bajo costo. Larga duración (En condiciones normales, el concreto se fortalece con el paso del tiempo). Puede moldearse de muchas formas.

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CICLOPEO:

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Se llama construcción ciclópea a la realizada con grandes piedras sin argamasa. Aunq Aunque ue algu alguno noss arqu arqueó eólo logo gos, s, las las deno denomi mina nan n tamb tambié ién n cons constr truc ucci cion ones es megalí megalític ticas, as, las constru construccio cciones nes ciclópe ciclópeas as se distin distingue guen n de aquéll aquéllas as en que tienen algún aparejo que puede ser más o menos poligonal y semiescuadrado o bien ciclópeo propiamente dicho; no así las megalíticas. Y como se han creído hallar este tipo en las antiguas. •

MORTEROS: El mortero También También es un material de construcción que en estado endurecido Presenta propiedades físicas y mecánicas similares a la del concreto. El mortero se puede definir como la mezcla de uno o dos materiales aglutinante (cemento portland y/o otros cementantes). Materiales de relleno (agregado fino o arena).

Amasados con agua, la mezcla da lugar a una pasta plástica o fluida que Después frague y endurece a consecuencia de procesos químicos que en ellas se producen. En la actualidad en el país el uso del mortero es muy común en la construcción, principalmente en la mampostería estructural. Cuando se utiliza para cubrir muros se conoce con el nombre de pañete.

Componentes del mortero: El mortero está compuesto por la mezcla de los siguientes elementos.    

Cemento (gris o blanco) u otros materiales como aglutinante o pegante. Arena fina o gruesa como agregado. Agua. Aditivos en algunas ocasiones para brindar al mortero características especiales.

Usos de mortero: Es ampliamente usado para la pega de piezas de ladrillos y bloques estructurales, también se usa para la realización de repellos o revoques y resanas, se usa también para la fabricación de algunos elementos como las tejas y las baldosas para pisos.

3.2 CONCRETO ESTRUCTURAL : DEFINICIÓN Concreto diseñado para cumplir con los más estrictos requisitos de seguridad, especialmente en obras localizadas en zonas sísmicas, donde son necesarios valores superiores de resistencia a la compresión, densidad y módulo de elasticidad. Elaborado con agregados densos y de características óptimas controladas, da como resultado un producto que satisface la más alta exigencia de calidad en la industria de la construcción. El Concreto Estructural cumple con la Norma NMX-C-403; especificado para la construcción de obras y estructuras de concreto de gran importancia, en las cuales se requiere de niveles de seguridad superiores para resguardar vidas humanas, valores, obras de arte, documentos, medio ambiente, entre otros. La resistencia a la compresión mínima es de 250 Kg/cm2.

APLICACIONES El Concreto Estructural es utilizado en la construcción de: edición, puentes, bancos, oficinas.

Ventajas Medición correcta y calidad controlada de todos los materiales.  Uniformidad en aspecto, color y resistencia. 

Cumple con los requisitos estipulados por reglamentos de construcción para zonas sísmicas. Ofrece mayor seguridad en la construcción de estructuras con necesidades  de seguridad superior. Características superiores de resistencia, peso volumétrico y módulo de  elasticidad, gracias a la selección de todos sus materiales. Mayor rigidez y mejor comportamiento bajo la acción de cargas dinámicas.  Menor deformación durante toda la vida útil del elemento.  Usos El Concreto Estructural es utilizado en la construcción de: Edificios.  Puentes.  Bancos.  Oficinas gubernamentales.  Escuelas.  Museos.  Teatros.  Auditorios.  Embajadas.  Hospitales.  Hotel.  De acuerdo con sus características, los elementos a colar pueden incluir: Losas, trabes, columnas, cimientos, zapatas, muros, etc. 

3.3 CONCRETO ARMADO O REFORZADO Introduccion Compuesto por cuatro elementos basicos como son: la grava,arena, cemento (tipo 1,2,3,4,5) y agua,con ello se genera una ‘’piedra’’ sumente dura y resistente,es por eso que se usa en estructuras ofreciendo una buena capacidad para somter a conpresion. Agregados petreos (aprox ¾ partes) Indispensable que sean de la mejor calidad,esto es : grava : se debe buscar la mayor cantidad de uperficies planas y angularidad (triturados son los mas indicados),con ello se garantiza una mayor cobertura de mezcla y un mejor trabe entre losconponentes (aderencia y cohesion); especial cuidado en el tamaño maximo. Evitar elñ cuarzo ( por ello por su forma el material derio no es recomendable) Arena: llibre de materia organica,con finura correca, según la gradacion de diseño. Evitar el cuarzo.

3.3.1 El concreto reforzado. Es el más popular y desarrollado de estos materiales, ya que aprovecha en forma muy eficiente las características de buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del

concreto, junto con las de alta resistencia en tensión y ductilidad del acero, para formar un material compuesto que reúne muchas de las ventajas de ambos materiales componentes.

Manejando de manera adecuada la posición y cuantía del refuerzo, se puede lograr un comportamiento notablemente dúctil en elementos sujetos a flexión. Por el contrario, el comportamiento es muy poco dúctil cuando la falla está regida por otros estados límite como cortante, torsión, adherencia y carga axial de compresión. En este último caso puede eliminarse el carácter totalmente frágil de la falla si se emplea refuerzo transversal en forma de zuncho.

El concreto está sujeto a deformaciones importantes por contracción y flujo plástico que hacen que sus propiedades de rigidez varíen con el tiempo. Estos fenómenos deben ser considerados en el diseño, modificando adecuadamente los resultados de los análisis elásticos y deben tomarse precauciones en la estructuración y el dimensionamiento para evitar que se presenten flechas excesivas o agrietamientos por cambios volumétricos. Por su moldeabilidad, el concreto se presta a tomar las formas más adecuadas para el funcionamiento estructural requerido y, debido a la libertad con que se puede colocar el refuerzo en diferentes cantidades y posiciones, es posible lograr que cada porción de la estructura tenga la resistencia necesaria para las fuerzas internas que se presentan. El monolitismo es una característica casi obligada del concreto colado en sitio; al prolongar y anclar el refuerzo en las juntas pueden transmitirse los esfuerzos de uno a otro elemento y se logra continuidad en la estructura. Las dimensiones generalmente robustas de las secciones y el peso volumétrico relativamente alto del concreto hacen que el peso propio sea una acción preponderante en el diseño de

las estructuras de este material y en el de las cimentaciones que las soportan.

Los concretos elaborados con agregados ligeros se emplean con frecuencia en muchos países para reducir la magnitud del peso propio. Se incrementan, sin embargo, en estos casos las deformaciones por contracción y flujo plástico y se reduce el módulo de elasticidad para una resistencia dada. Mediante una dosificación adecuada de los ingredientes, puede proporcionarse la resistencia a compresión más conveniente para la función estructural que debe cumplirse. Aunque para las estructuras comunes resulta más económico emplear resistencias cercanas a 250 kg/cm2, éstas pueden variarse con relativa facilidad entre 150 y 500 kg/cm2 y pueden alcanzarse valores aún mayores con cuidados muy especiales en la calidad de los ingredientes y el proceso de fabricación.

La variabilidad de las propiedades mecánicas es reducida si se observan precauciones rigurosas en la fabricación, en cuyo caso son típicos coeficientes de variación de la resistencia en compresión poco superiores a 10 por ciento. Se tienen dispersiones radicalmente mayores cuando los ingredientes se dosifican por volumen y sin tomar en cuenta la influencia de la humedad y la absorción de los agregados en las cantidades de agua necesarias en la mezcla.

Coeficientes de variación entre 20 y 30 por ciento son frecuentes en estos casos para la resistencia en compresión. Una modalidad más refinada del concreto reforzado permite eliminar o al menos reducir, el inconveniente del agrietamiento del concreto que es consecuencia natural de los esfuerzos elevados de tensión a los que se hace trabajar al acero de refuerzo. Este problema se vuelve más importante a medida que los elementos estructurales son de proporciones mayores y aumentan las fuerzas que se quieren desarrollar en el acero, como es el caso de vigas de grandes claros para techos y para puentes. Esta modalidad es el concreto pre forzado que consiste en inducir esfuerzos de compresión en las zonas de concreto que van a trabajar en tensión y así lograr que bajo condiciones normales de operación, se eliminen o se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto y, por tanto, no se produzca agrietamiento.

Las compresiones se inducen estirando el acero con que se refuerza la sección de concreto y haciéndolo reaccionar contra la masa de concreto. Para evitar que el pres fuerzo inicial se pierda en su mayor parte debido a los cambios volumétricos del concreto, se emplea refuerzo de muy alta resistencia (superior a 15,000 kg/cm2). Otras modalidades de refuerzo del concreto han tenido hasta el momento aplicación limitada, como el refuerzo con fibras cortas de acero o de vidrio, dispersas en la masa de concreto para proporcionar resistencia a tensión en cualquier dirección así como alta resistencia al impacto; o como el refuerzo con placas de acero plegadas en el exterior del elemento con resinas epóxicas de alta adherencia.

3.4 CONCRETO ESPECIALES: Concretos especiales más utilizados 3.4.1 Concreto premezclados: Si en vez de mesclar y dosificar el concreto en la obra, una planta central lo entrega listo para su colocación, se dice que este hormigón es  “concreto premezclado”. Este tipo de concreto se usa ampliamente y ofrece numerosas ventajas en comparación con el método tradicional de preparación de obra. El concreto premezclado es particularmente útil en obras que estén muy congestionadas o en la construcción de vías donde solo se disponga de un espacio muy pequeño para tener una planta mezcladora y almacenar los agregados. Pero la principal ventaja del concreto premezclado consiste en que el hormigón puede hacerse en mejores condiciones de control.

Plantas mezcladora de concreto

Hay dos categorías principales de concreto premezclado: en la primera categoría el mezclado se hace en una planta central y el concreto se transporta en un camión (mixer) que lo agita lentamente, a fin de evitar la segregación y un indebido endurecimiento; este concreto se conoce como mezclado central.

La segunda categoría es el concreto mezclado en tránsito o concreto mezclado en el camión; aquí los materiales se dosifican en un planta central pero se mezclan en el vehículo mezclador (mixer), ya sea durante el recorrido o en la obra inmediatamente antes de descargar caso de retraso, pero la capacidad del vehículo mezclador (mixer) es de solamente las ¾ partes que si el camión se usara para agitar el concreto premezclado. Algunas veces el concreto se mezcla parcialmente en la planta central y el mezclado se complementa en la vía a fin de aumentar la capacidad del vehículo: El proceso de agitar difiere del de mezclar únicamente en la velocidad de rotación de la mezcladora, la velocidad de agitación, en los mixer está entre 2 y 6 revoluciones por minuto mientras que la velocidad de mezclado puede variar de 4 a 16 revoluciones por minuto. 3.4.2 Concreto bombeado

El concreto normal, mezclado, se vierte en una tolva y con ayuda de una bomba con válvulas de aspiración y compresión , se impulsa y transporta el concreto confeccionado debe ser dócil ( manejable) y puede retener el agua con el fin de evitar la segregación. El hormigón bombeado evita el empleo de carretillas, vagonetas, grúas, elevadores o cucharones, etc.

Se deben tener cuidados como por ejemplo , cerciorarse que la presión sea suficiente para transportar el hormigón hasta el sitio deseado; se recomienda que la tubería tenga un diámetro mínimo de 3 veces el tamaño máximo del agregado, la tubería no debe ser de aluminio porque el aluminio reacciona con el cemento generado hidrogeno, este gas introduce vacío en el concreto endurecido con la consiguiente pérdida de resistencia ; la tubería no debe formar Angulo muy agudo porque se puede atascar y se debe tener en cuenta la eficiencia de la Angulo muy agudo porque se puede atascar y se debe tener en cuenta la eficiencia de la bomba , reduciéndose la altura hasta la cual puede bombearse.

3.4.3. Concreto lanzado

Operario aplicando concreto lanzado

Este es el nombre que se le da al mortero transportado a través de una manguera y proyectado neumáticamente a alta velocidad contra una superficie. La fuerza del chorro que hace impacto en la superficie. La fuerza del chorro que hace impacto en la superficie. Compacta el material. De modo que se soportar a sí mismo sin resbalar ni caerse a en una cara vertical o en un techo. Como en esencia el proceso en que la mezcla se proyecta neumáticamente, al concreto lanzado se llama más formalmente o concreto aplicado neumáticamente y sus propiedades no difieren de las de un con concreto colocada convencionalmente de proporciones similares; es el método de colocación el que confiere al concreto lanzado sus significativas ventajas en un numerosos usos. La mezcla es lanzada a gran velocidad por medio de una pistola o cemento con una presión de 3 atmosferas a paredes, armaduras, encofrados o dentro de moldes, etc. El concreto lanzado se emplea en la construcción de elementos de reducido espesor como son; cubiertas, revestimientos, pilares, placas, recubrimiento de canales, depósitos, túneles, estabilización de taludes, etc. Existen dos tipos de concretos lanzado que son:



Mezcla seca o Gunita

Es un conbinacion proporcional de cemento portiand. Agregado y agua. La mezcla de los materiales se realizan por medio mecanico y es bombeado en estado seco hasta una boquilla en donde se adicciona agua . con aditivos superacelerantes, general metne y aire para impulsar el material. La fuerza del chorro de aire compacta el material contra la sueprficie. El mezclado real, toma lugar en la pared y es por ello que deben hacerse movimientno circulares con la boquilla durante el lanzado, de manera que se integre el agua en el contorno con la mezcla en el centro. Todo el éxito de un lanzado en via seca radicxa en un suminstro de aire comprimido adecuado , el cual debe estar seco y libre de aceites[; y una cantidad de agua apropiada. 

Mezcla humeda El sistema mhumedo es sim plimente el bombewo convencional hidrautico de concreto hibraulico de concreto de alta calidad. Mezclado en una planta de concreto en forma controlada . el agua ya va incluida desde antes y no es manipulada durante el proceso de proyeccion. En este metodo , el concreto premezclado es bombeado en estado plastico a la boquita , donde se le inyecta aire, para que sea impulsado a alta velocidad sobre la superficie , generalmente tambien se adicionan acelerantes . se corre el riesgo que el concreto se atasque y endurezca de salir de la manguera lo cual se debe controlar. En la via humeda es psible utilizar un maror porcentaje de grava (40%por masa dek agregado total ) y con tamaños hasta 1/2pulgada.

3.4.4. Concreto inyectado

Opercion inyectando concreto

Este es muy similar al concreto lanzado , se utiliza priuncipalmente para sanear macizos rocosos sellando sus fisuras, para anclajes de cable en estabilizacion de taludes o para colocar morfero sobre un agregado grueso colocado previamente ( concreto precolocado o preempacado). Estas inyecciones copn concreto, aunque lo que se inyecta generalmente es pasta o morfero cona lguna aditivo, se hace proyectado a presion la mezcla por tuberias , en el caso del saneamientno de un macizo rocoso, el ultimo tramo de la tuberia va preforzado , por lo que generalmente se le llama “ flauta “, e introducida en el crificio por dodne se va inyectar,mediante el control del aumenteo dew la presion en el orificio se pued garantizar que se sellan las fuerzas.

3.4.5. Concreto ligero Son quellos curo masa unitaria en inferior a 2300kg/m3. Pueden estas constituidos por aridos ligeros. Los cuales se producen comercialmente en hornos giratorios que hacen que esto se esponjen y por conglomerados hidraulicos o resinas sinteticas. Entre las ventajas que ofrecen mlos hormigones ligeros tenemos:[ bajka masa, aislamiento termico , resistencia al fuego, etc. Los hormigones ligeros se clasifican según su composicion, la depende de la tecnica para obtener los vacios en el horimigon y segun su constitucion que depende de los agregados, los cuales tiene baja densidad, hay básicamente dos tipos: 

Concreto ligero estructural Es aquel que a los 28 dias tiene uhna resitencia a la compresion a la compresion minimo de 175kg/cm2 y una masa unitaria menor de 1850kg/cm3.esta copmpuesto por agregados ligeros que se clasifican de acuerdo a su fabricacion,, debido a que en los distintos procesos se producen agregados con propiedad fisica diferentes, las cuales influyen en la propiedaddes del concreto ligero, como son ; masa unitaria, absorcion, forma, textura y densidad aparente. Con este concreto se tiene la ventaja de utilizar menos refuerzo, puesto que la masa propia de la estructura es menor, aunque puede suceder que el costo del agragado ligero sea muy alto y encarezca el hormigon.



Concreto ligero no estructural Una forma de obtener concreto ligero, sin recurrir a agregados livianos es introduciendo burbujas de gas en la mezcla plastica a fin de producir un material con estructura celular . este “ concreto gaseoso espumoso”, utilizado principalmente como aislante termico, se obtien mediante una reaccion quimica que genera un gas en la

mezcla fresca, de modo que al fragurar se obtiene un gran numero de burbujas[; el material que se emplea para producir la reaccion de zinc o de una aleacion de aluminio. Otra forma de lograr un concreto ligero es eliminirar del agregado fino de la mezcla, es decir un concreto de solo cemento, agua y agregado grueso , este concreto se conoce con el nombre de “ concreto sin finos” 

3.4.6. Concreto pesado Concreto pesado es aquel cuya masa unitaria es mayor al normal varia generalmente entre 3.0 y 6.5 ton/m3. Estan constituidos por una pasta de cemento y arido y pesado. Se emplean aridos naturales como; hematitas, limonita, corindon, barita ( sulfato de bario),magnetita, com agregado fino ilmenita (FeTiO3),etc;o agragados artificiales como; acero, ferrofosforo ( fosfuro de hierro) y algunas veces plomo . estos hormigones constituyen un medio eficaz contra radiaciones nuclerareso de rayos X o gamma y se puede utilizar el concreto pesado en estructura cuya estabilidad depende de su propia masa.

3.4.7. Concreto compactado con rodill(CCR)

El concreto compactado con rodillo es una mezcla de cemento, agua y agregados cuya consistencia es muy similar a la de una mezcla de atentamiento nulo.la cantidad de agua utilizada debe ser suficiente para hidratar el cemento y para dar un margen de trabajabilidad que permita a los equipos de compactacion lograr la maxima densidad . en este concreto se utiliza una minima relacion agua/cemento. El equipo de compactacion (compactadores vibratorios de cilindro o llantas) basicamente consiste en un cilindro sobre el cual se coloca una plataforma metalica donde se instala un motor, la vibracion tiene lugar en el interior del cilindro donde existe una masa excentrica provista de movimiento rotatorio.

3.4.8. Concreto con fibras Es un hormigon ligero o normal al cual se le ha adicionado fibras que pueden ser ; acero, plastico , abesto, vidrio, nylon, pliester,

polipropileno, polietileno, fuque, caña de azucar , coco ,yuite,etc este concreto con fibra puede ser util cuando sea necesario absorber una gran energia( por ejemplo cargas explosivas) o cuando se desea mejorar la resistencia a la tension; luego es posible mermar el fuego por que parte de la tension lo absorve la fibra. En el caso de los pavimentos rigidos se pueden utilizar espesores de losa menores para las mismas crgas e igual periodo de diseño, la separacion de juntas puede ser mayor porque las fibras aumentan la resistencia a la flexion del concreto. El hormigon con fibras proporciona tambien un buen aislamiento acustico y termico, buena resistencia a la immpacto y a la erosion. Algunas fibras, en especial las naturales de origen vegetal, requieren de un tratamiento especial para ser usadas y asi no perjudicar propiedades del concreto.

3.4.9 Concreto madera, concreto con cascara de arroz o de trigo Modernamente se fabrican hormigones mezclando cemento con virutas de madera o cáscarasde arroz o de trigo, corcho molido, etc., siendo estos materiales considerados como agregado.Algunos de estos materiales, como es el caso de la viruta, deben someterse a un tratamientoespecial para lograr que la materia orgánica resulte resistente y no se pudra. El empleo deconcreto madera tiene especial aplicación en aquellas obras donde se impone un aislamientotérmico y acústico. Estos concretos tienen baja masa unitaria y se emplean principalmente enla construcción de piezas prefabricadas. Por medio de prensas o cualquier otro medio decompactación enérgico, se pueden fabricar elementos livianos con alta resistencia a la rotura.

3.4.10 Concreto con inclusres de aire Utilizado en regiones donde se presentan heladas o en estructuras hidráulicas como presas, túneles y rebosaderos, porque sirve como impermeabilizante integral. Los inclusores de aireconsisten en jabones o resinas de bases sintéticas las cuales añadidas al agua de mezcla,forman una serie de poros con diámetros entre 0,02-0,03 mm en la pasta aglutinante de losagregados. Estos poros crean un sistema lubricante que mejora la manejabilidad de la mezclay tapona las fisuras capilares aumentando la impermeabilidad del concreto, se logra ademásmayor durabilidad, mejorando la resistencia a la congelación y fusión al servir de cámarasdisipadoras de presión; presión generada por el aumento del volumen de agua al congelarse.

3. 4.11 Concreto refractario Es aquel capaz de resistir elevada y prolongada acción térmica, su resistencia al efecto delcalor es muy superior al hormigón corriente de cemento Portland, o sea que puede resistirtemperaturas superiores a

300 grados centígrados. Su obtención se consigue con el empleo decemento aluminoso o fundido a base de desechos refractarios. Este concreto se puedeamoldar a cualquier forma que se le quiera dar.

3.4.12 Concreto coloreado

Se obtiene incorporando pigmentos colorantes cuando las mezclas se encuentran en estadoplástico o empleando agregados coloreados expuestos a la vista, lo cual se logra con unaformaleta tratada con aditivo retardador, que permite lavar posteriormente la pasta nohidratada.Si el color se logra con un pigmento este debe tener un PH completamente estable, una buenaresistencia a la acción de la luz y el clima, un excelente poder colorante, encontrarse libre desales solubles, ácidos y sulfatos de calcio. Generalmente los pigmentos que cumplen estosrequisitos son los óxidos de hierro.

3.4.13 Concreto masivo Se define como cualquier volumen de concreto vaciado in-situ, con dimensiones losuficientemente grandes como para requerir que se tomen medidas para controlar lageneración de calor y los cambios de volumen, con el fin de minimizar la fisuración. Su mayorutilización es en estribos, presas, grandes fundaciones y construcciones voluminosas.

4. COMPONENTES DEL CONCRETO El concreto es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesta de cemento portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada) para formar una masa semejante a una roca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua. Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaño de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm. Cemento. Los cementos hidráulicos son aquellos que tienen la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, porque reaccionan químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes. Agua. Es el elemento que hidrata las partículas de cemento y hace que estas desarrollen sus propiedades aglutinantes. Agregados. Los agregados para concreto pueden ser definidos como aquellos materiales inertes que poseen una resistencia propia suficiente que no perturban ni afectan el proceso de endurecimiento del cemento hidráulico y que garantizan una adherencia con la pasta de cemento endurecida. Aditivos. Se utilizan como ingredientes del concreto y, se añaden a la mezcla inmediatamente antes o durante su mezclado, con el objeto de modificar sus propiedades para que sea más adecuada a las condiciones de trabajo o para reducir los costos de producción.

CEMENTO

Es un mineral finamente molido, usualmente de color grisáceo extraído de rocas calizas, que al triturarse hasta convertirse en polvo y ser mezclado con agua, tiene la propiedad de endurecer. El cemento representa sólo el 15% en la mezcla del concreto por lo que es el que ocupa menor cantidad en volumen; sin embargo su presencia en la mezcla es esencial. El cemento es vendido en bolsas de 42.5 kg. Estas deben ser protegidas de la humedad para que no se endurezcan antes de su uso. El lugar de almacenaje para el cemento deberá estar aislado de la humedad del suelo usando mantos de plástico o creando una superficie flotante con cartones y/o tablas de madera. HISTORIA La historia de los materiales cementantes es tan antigua como la humanidad; el yeso fue utilizado por los egipcios, los griegos y los romanos, los cuales usaron la cal común y la cal hidratada. La cal común se obtenía al calcinar la piedra caliza y solo se endurece en presencia del bióxido de carbono contenido en el aire. La cal hidratada, se obtiene cuando la piedra caliza contiene impurezas de arcilla y endurece principalmente por la reacción que produce entre sus elementos constitutivos bajo los efectos del agua. Los griegos y los romanos usaron ceniza volcánica que mezclaban con la cal, para obtener un producto de mejor calidad. Estos materiales que mezclados con la cal dan un producto que adquiere consistencia en presencia del agua se llamaron  “puzolanas”, nombre que se deriva de Puzol, ciudad que queda en el golfo de Nápoles, sitio del cual los romanos extraían el material volcánico que mezclaban con la cal. La era del cemento se inicia en 1750 con John Smeaton, quien mezclo cal con arcillas y obtuvo un buen producto que empleo en la fabricación del faro de Eddyston, pero su descubrimiento no tuvo mayor trascendencia. En 1824 Joseph Aspdin, conoció los estudios de Smeaton y prosiguió su investigación patentando el “ CEMENTO PORTLAND”, material que presentaba un aspecto parecido a unas piedras de construcción extraídas de Portland, ciudad que queda al sur de Inglaterra, de allí su nombre. Las investigaciones sobre el tema continúan y en 1845 el ingles Isaac Johnson le da a la mezcla temperatura adecuada para formar el clinker, producto que después de molido ofrece optima calidad como cementante y es el que actualmente se usa. Solo a finales del siglo pasado Michaelis Le Chatelier y Vicat, presentan las bases de la tecnología del cemento Portland.

TIPOS DE CEMENTOS

La clasificación de los cementos se puede hacer según diferentes criterios. Las principales características distintivas en las que pueden basarse dichos criterios pueden ser: 1. Las Clases o Categorías resistentes (resistencias mecánicas mínimas o medias, usualmente la resistencia a la compresión a los 28 días). 2. Los tipos de cemento (cementos portland, cementos siderúrgicos, cementos puzolánicos, etc.) 3. Las propiedades características especiales más importantes (bajo calor de hidratación, resistencia frente a medios agresivos por ejemplo: sulfatos; rápido desarrollo de resistencias; etc.).

CEMENTO PORTLAND: Cemento hidráulico producido mediante la pulverización del clinker, compuesto esencialmente de silicatos de calcio hidráulicos y que contiene generalmente una o más de las formas de sulfato de calcio como una adición durante la molienda. TIPOS DE CEMENTO En el mundo existen una gran variedad de tipos de cementos. La norma ASTM especifica: 

6 tipos de cemento hidráulico mezclado, ASTM C595: IS, IP, P, I(PM), I(SM), S.

Tipo IS.- Cemento Pórtland con escoria de alto horno Tipo IP.- Cemento Pórtland con adicion Puzolanica. Tipo P.- Cemento Pórtland con puzolana para usos cuando no se requiere alta resistencia inicial. Tipo I (PM).- Cemento Pórtland con Puzolana modificado. Tipo I (SM).- Cemento portland con escoria, modificado. Tipo S.- Cemento con escoria para la combinacion con cemento Portland en la fabricación de concreto y en combinacion con cal hidratada en la fabricación del mortero de albañilería. 

3 tipos de cemento para mampostería, ASTM C91: N, M, S.



8 tipos de cemento Pórtland, ASTM C150: I, IA, II, IIA, III, IIIA, IV, V.

TIPO I, cemento común, para usos generales, es el que más se emplea para fines estructurales cuando no se requieren de las propiedades especiales especificadas para los otros cuatro tipos de cemento. En las tablas 1.5 y 1.6 se dan diferentes características para los cementos Tipo I.

Tabla 1.5 Norma Boliviana ESPECIFICACIONES NB 011 Tipo

I

Categoría resistente

Norma Española UNE 80301 I

40

45

95-100

95-99

Composición clinker %

componentes adicionales % 0 a 5

1a5

Requerimientos Químicos Perdidas por calcinación, % 5,0

5,0

Máx. Residuo insoluble, % Máx. 3,0

5,0

Trióxido de azufre, % Máx. 3,5

4,5

Oxido de magnesio, % Máx. 6,0

-

Requerimientos Físicos Resistencia a la compresión, Mpa Mínima a los :3 días

17,0

-

7 días

25,0

30,0

28 días

40,0

45,0

Mínimo inicial, Minutos

45

60

Máximo final, Horas

10

12

Fraguado Vicat

Superficie especifica mínima, 2600

-

cm2/g Expansión Autoclave, % máximo

0,8

-

Le Chatelier, mm máx.

10

10

TABLA 1.6

ESPECIFICACIONES QUÍMICAS PARA LOS CEMENTOS TIPO I

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS TIPO DE CEMENTO (NB 061) I IP IF P Perdida por calcinación (% máx.) 5

7

7

8

Residuo insoluble (% máx.)

3

-

5

-

Trióxido de azufre (S03) (%

3,5

4

4

4

6

6

6

6

-

-

-

>0

máx.) Oxido de magnesio (MgO) (% máx.) Puzolanicidad 8 o 15 días

TIPO II, cemento modificado para usos generales y se emplea cuando se prevé una exposición moderada al ataque por sulfatos o cuando se requiere un moderado calor de hidratación. Estas características se logran al imponer limitaciones en el contenido de C3A y C3S del cemento. El cemento tipo II adquiere resistencia con más lentitud que el tipo I; pero a final de cuentas, alcanza la misma resistencia. Este tipo de cemento se usa en el hormigón expuesto al agua de mar. TIPO III, cemento de alta resistencia inicial, recomendable cuando se necesita una resistencia temprana en una situación particular de construcción. Este cemento se obtiene por un molido más fino y un porcentaje más elevado de C3A y C3S. El hormigón tiene una resistencia a la compresión a los 3 días aproximadamente igual a la resistencia a la compresión a los 7 días para los tipos I y II y una resistencia a la compresión a los 7 días casi igual a la resistencia a la compresión a los 28 días para los tipos I y II. Sin embargo, la resistencia última es más o menos la misma o menor que la de los tipos I y II. Dado que el cemento tipo III tiene un gran desprendimiento de calor, no se debe usar en hormigones masivos. Con un 15% de C3A presenta una mala resistencia a los sulfatos. El contenido de C3A puede limitarse al 8% para obtener una resistencia moderada a los sulfatos o a 5% cuando se requiere alta resistencia.

TIPO IV. Cemento de bajo calor de hidratación . Los porcentajes de C2S y C4AF son relativamente altos; El bajo calor de hidratación en el cemento tipo IV se logra limitando los compuestos que más influyen en la formación de calor por hidratación, o sea, C3A y C3S. Dado que estos compuestos también aportan la resistencia inicial de la mezcla de cemento, al limitarlos se tiene una mezcla que gana resistencia con lentitud. Este cemento se usa para estructuras de hormigón masivo, con bajas relaciones superficie/volumen. Requiere mucho más tiempo de curado que los otros tipos. TIPO V. Cemento resistente a los sulfatos. La resistencia al sulfato se logra minimizando el contenido de C3A (≤5%), pues este compuesto es el más susceptible al ataque por sulfatos.

Este tipo se usa en las estructuras expuestas a los sulfatos alcalinos del suelo o del agua, a los sulfatos de las aguas freáticas y para exposición al agua de mar. Las resistencias relativas de los hormigones preparados con cada uno de los cinco tipos de cemento se comparan en la tabla 1.9, a cuatro edades diferentes; en cada edad, se han normalizado los valores de resistencia para comparación con el hormigón de cemento tipo I. TABLA 1.7

CARACTERÍSTICAS DE LOS CEMENTOS PÓRTLAND*

Características Opcionales 1, 5

Tipo* Descripción I Uso General II Uso general; calor de hidratación moderado y resistencia moderada 1, 4, 5 a los sulfatos III Alta resistencia inicial 1, 2, 3, 5 IV Bajo calor de hidratación 5 V Alta resistencia a los sulfatos 5, 6 Características Opcionales 1. Aire incluido, IA, IIA, IIIA. 2. Resistencia moderada a los sulfatos: C3A máximo, 8%. 3. Alta resistencia a los sulfatos: C3A máximo, 5%. 4. Calor de hidratación moderado: calor máximo de 290 kJ/kg (70cal/g) a los 7 días, o la suma de C3S y C3A, máximo 58%. 5. Álcali bajo: máximo de 0.60%, expresado como Na2O equivalente. 6. El íimite de resistencia Alternativa de sulfatos está basado en el ensayo de expansión de barras de mortero. (*) Para cementos especificados en la ASTM C 150. TABLA 1.8

COMPOSICIÓN TÍPICA DE LOS COMPUESTOS DE LOS CEMENTOS PÓRTLAND

Perdida Tipo de cemento

Compuesto % por CaO C3SC2SC3A C4AFMgO SO3 CalcinaciónLibre % %

I

55 19 10

7

2.8 2.9 1

1

II

51 24 6

11

2.9 2.5 0.8

1

III

57 19 10

7

3

1.6

IV

28 49 4

12

1.8 1.9 0.9

3.1 1

0.8

V

38 43 4

TABLA 1.9

9

1.9 1.8 0.9

0.8

RESISTENCIAS DE LOS CEMENTOS TIPO I, II, III, IV Y V

En el mundo existen

La norma ASTM especifica:

una gran variedad de tipos de cementos

-6 tipos de

Tipo IS.-

-8 tipos de cemento

cemento

Cemento

Pórtland, ASTM C150: hidráulico I, IA, II, IIA, III, IIIA, mezclado, IV, V.

28 días 3 meses

Pórtland con escoria

ASTM C595: de alto IS, IP, P,

horno

I(PM), I(SM), S. Tipo IP.- Cemento

Tipo P.-

Tipo I

Pórtland con adicion

Cemento

(SM).-

Puzolanica.

Pórtland con Cemento puzolana

portland

para usos

con

100

100

96

100

cuando no se escoria, requiere alta modificado. resistencia inicial. Tipo I (PM).Cemento Pórtland con Puzolana modificado. Tipo S.- Cemento con -3 tipos de escoria para la

cemento para

combinacion con

mampostería,

cemento Portland en la ASTM C91: fabricación de concreto N, M, S.

y en combinacion con cal hidratada en la fabricación del mortero de albañilería. En el mundo existen

La norma

una gran variedad de

ASTM

tipos de cementos

especifica:

-8 tipos de cemento

-6 tipos de

Tipo IS.-

Pórtland, ASTM C150: cemento

Cemento

I, IA, II, IIA, III, IIIA, hidráulico

Pórtland

IV, V.

con escoria

mezclado,

110

100

62

100

85

100

ASTM C595: de alto IS, IP, P,

horno

I(PM), I(SM), S. Tipo IP.- Cemento

Tipo P.-

Tipo I

Pórtland con adicion

Cemento

(SM).-

Puzolanica.

Pórtland con Cemento puzolana

portland

para usos

con

cuando no se escoria, requiere alta modificado. resistencia inicial. Tipo I (PM).Cemento Pórtland con Puzolana modificado.

CON INCLUSIÓN DE AIRE, ASTM C150: TIPO IA, IIA Y IIIA ,.. Estos tipos tienen una composición semejante a las de los tipos I, II y III, excepto que durante la fabricación, se muele junto con estos últimos un agente inclusor de aire. Este constituye un mal método para obtener aire incluido, ya que no se

puede hacer variar la dosis del agente para compensar otros factores que influyan en el contenido de aire en el hormigón. Estos cementos se usan para la producción de hormigón expuesto a heladas severas.

CEMENTOS MEZCLADOS ASTM C595: TIPO IS, IP, P, I(PM), I(SM), S . Estos cementos consisten en mezclas, que se muelen juntas, de clinker y ceniza muy fina, puzolana natural o calcinada, o bien, escoria, dentro de los límites en porcentaje especificados de los componentes. También pueden consistir en mezclas de cal de escoria y cal de puzolana. En general, pero no necesariamente, estos cementos dan lugar a una resistencia mayor a la reacción álcali-agregado, al ataque por sulfato y al ataque del agua de mar, pero requieren un curado de mayor duración y tienden a ser menos resistentes a los daños por la sal para deshelar y descongelar. Dan lugar a una menor liberación de calor y es posible que ganen resistencia con mayor lentitud, en especial a bajas temperaturas. Cementos Puzolánicos1.Endurecen más lentamente, en especial en ambiente frío, y requieren en general más agua de amasado que el Pórtland normal; pero a largo plazo llegan a superar las resistencias de este, confiere al hormigón una elevada densidad, disminuyendo su porosidad y haciéndolo más compacto, lo que aumenta su resistencia química. Todo ello lo hace recomendable para gran número de obras (canales, pavimentos, obras en aguas muy puras o ambientes medianamente agresivos, hormigonados bajo agua, obras marítimas, etc.). Cemento de Alto Horno.-Se obtiene por enfriamiento brusco en agua de la ganga fundida procedente de procesos siderúrgicos. Dado su contenido en cal combinada, la escoria no es una simple puzolana, sino que tiene de por si propiedades hidráulicas, es decir, que es un verdadero cemento, fragua y endurece muy lentamente, por lo que debe ser acelerada por la presencia de algo que libere cal, como el clinker de Pórtland. Estos cementos presentan poca retracción y un débil calor de hidratación, por lo que pueden ser utilizados sin riesgo en grandes macizos. A cambio y por la misma razón, son muy sensibles a las bajas temperaturas, que retardan apreciablemente su endurecimiento, por lo que no deben utilizarse por debajo de los + 5 ºC.

PARA MAMPOSTERÍA, ASTM C91, TIPO N, S Y M. Son cementos de baja resistencia utilizados exclusivamente en albañilería. El tipo M tiene la resistencia más alta, alcanzando 20MPa. Una característica de este tipo de cemento es su mayor plasticidad. Este tipo se usa también para revoque; asimismo, suele contener una piedra caliza finamente molida junto con el clinker y un plastificante inclusor de aire. Una marca que se encuentra en el mercado es CALCEMIT. CEMENTO BLANCO. Este tipo cumple con los requisitos del tipo I o del tipo III, o los deambos. En él se utilizan materias primas de bajo hierro y bajo manganeso y un apagado especialpara producir un color blanco puro. API especial 10  para pozos petroleros. Este tipo consta de varias clases y está diseñado para satisfacer las condiciones de presión y temperatura elevadas que se encuentran en la inyección de grout  en los pozos petroleros. Este tipo produce una pasta aguada de baja viscosidad y fraguado lento, tan líquida como

es posible para facilitar el bombeo a presión en los pozos profundos. Es de bajo contenido de C3A, de molido grueso y no puede contener alguna susta ncia para ayudar a la pulverización.

TIPOS EXPANSIVOS. Estos tipos se usan para inhibir la contracción del h ormigón y minimizar el agrietamiento. Tienen baja resistencia al sulfato. CEMENTOS DE ALTA ALÚMINA . Este tipo contiene aluminatos de calcio, en lu garde silicatos de calcio. Tiene una elevada resistencia temprana (a las 24hrs) y propiedades refractarias. Puede experimentar un 40% de regresión en la resistencia después de secar duran te un periodo de 6 meses, si el hormigón no se mantiene frío durante las primeras 24 h después de mezclar y vaciar. LA PIEDRA CHANCADA

Debe ser de consistencia dura, es decir, no debe romperse fácilmente. No debe ser porosa ni tener arcilla, polvo o barro adherido a su superficie. Se usa para prepara el concreto y se obtiene de la trituración con maquinarias de las rocas. Se vende en tamaños máximos de 1", 3/4" y 1/2" y su elección depende del lugar de la estructura donde se le empleará. Por ejemplo, si vamos a llenar una columna delgada, usaremos piedra pequeña (1/2”), pero si necesitamos armar una zapata, lo recomendable es emplear una piedra más grande (1”). Para una casa, por lo general, se usa piedra de 1/2”.

Consideraciones: Se vende por metros cúbicos (m3).

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Esta piedra debe ser de alta resistencia; no debe tener una apariencia porosa o romperse fácilmente. No debe tener arcilla, barro, polvo, ni otras materias extrañas. Antes del mezclado , es recomendable humedecerla para limpiarla del polvo y para evitar que absorba agua en exceso.

LA ARENA GRUESA

Árido que pasa por el tamiz de abertura nominal de 5 mm y es retenido en el 0.08 mm (Nº200), agregado fino o árido fino se refiere a la parte del árido o material inerte que interviene en la composición del hormigón, sometido a tratamiento de trituración, dosificación por tamos y /o lavado en operaciones mecanizadas. Las rocas utilizadas para la arena gruesa son normalmente de caliza, granito, basalto, dolomita, cuarzo, entre otras. Sus partículas tienen un tamaño máximo de 5 mm. y se utiliza en la preparación de la mezcla para asentar los ladrillos y en la preparación del concreto.

Consideraciones: La arena gruesa debe estar libre de polvo, de sales o de materia orgánica (raíces, tallos, excrementos, etc.). En consecuencia, es recomendable comprarla en canteras conocidas, y una vez que llegue a la obra, debe almacenarse en zonas limpias y libres de desperdicios. Cuando se utilice en la mezcla para asentar ladrillos, debe estar seca antes de su uso. Así impedirá que al entrar en contacto con el cemento se inicie lafragua (endurecimiento de la mezcla) antes de tiempo.

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Se vende por metros cúbicos (m3). No deberá contener cantidades dañinas de arcilla, limo, álcalis, mica, materiales orgánicos y otras sustancias perjudiciales. Además la arena producida artificialmente deberá ser generalmente cúbica o esférica y razonablemente libre de partículas delgadas, planas o alargadas. La arena natural estará constituida por fragmentos de roca limpios, duros, compactos, durables.

5. DOSIFICACION DEL CONCRETO La dosificación del concreto o diseño de mezclas considera en forma general e independientemente del método elegido los siguientes aspectos: la relación agua- cemento (a/c), la resistencia requerida, el revenimiento, el tamaño máximo del agregado, el contenido de aire en caso de ser necesario, las condiciones de exposición del concreto y las condiciones de colocación. Existen muchos métodos de dosificación, todos ellos requieren de ajustes en las proporciones de los ingredientes hasta lograr los resultados deseados, es decir, ninguno de ellos debe considerarse como preciso, pues generalmente las tablas o curvas de diseño se basan en mezclas reales donde se involucran las propiedades de los materiales empleados en la experimentación correspondiente, y es de esperarse discrepancias que incidan en los resultados. Uno de los métodos de proporcionamiento de mezclas de concreto más conocido es el recomendado por el comité ACI 211.1 “Práctica Recomendada para el Diseño de Concretos de Peso Normal, Pesado y Masivo”, sin embargo por su sencillez, lo cual va de la mano con una mejor comprensión del proceso se presenta a continuación el Método de la Asociación Canadiense de Cemento Portland. El método canadiense requiere conocer: la relación agua-cemento (a/c en decimal), el tamaño máximo del agregado grueso (mm), el módulo de finura de la arena, especificar si el concreto tendrá aire introducido o no, y el revenimiento deseado (mm). El proceso de diseño se hace con base en intentos, los pasos que se acostumbra seguir son como sigue: 1. Elegir una cantidad de cemento de cemento requerido para elaborar digamos tres cilindros de concreto, con dimensiones estándar de 15 x 30 cm. En este caso 10 Kg son suficientes. 2. Determinar la cantidad de agua, multiplicando la cantidad de cemento por la relación agua- cemento, por ejemplo sí la relación a/c=0.40.

agua = 10 x 0.40 = 4 Kg 3. Estimar la masa del agregado requerido (ver Figura 9.6), supóngase que el tamaño máximo del agregado es 20 mm, y que el concreto no tendrá aire introducido.

masa total del agregado = 8.1 x 4 = 32.4 Kg 4. Obtener las masas tanto de la arena como de la grava (ver Tabla 9.5), supóngase que el módulo de finura de la arena es 2.5, por lo tanto de la tabla el 35% será arena, y su complemento grava.

arena = 0.35 x 32.4 = 11.34 Kg grava = 0.65 x 32.4 = 21.06 Kg Se aconseja pesar un 20% más de arena y de grava para posibles ajustes, con el fin de lograr la consistencia y trabajabilidad deseadas.

Nota: Para concretos con revenimientos bajos (25-50 mm), aumentar los agregados en 8%. Para concretos de revenimientos altos, disminuir los agregados en 6%.

Figura 9.6. Cantidad Aproximada de Agregado por Cantidad de Agua en un Concreto de Consistencia Media (Revenimiento de 75-100 mm).

Tabla 9.5. Cantidad de Arena como Porcentaje del Total de Agregado.

5. Mézclese el cemento y el agua, adicionando la arena y la grava hasta que la mezcla sea trabajable con la cuchara de albañil. Mida el revenimiento de la mezcla y determine si la mezcla es arenosa, gravosa o tiene una buena trabajabilidad, si la mezcla hubiera sido con aire introducido, a estas alturas se haría la prueba correspondiente para determinar el contenido de aire. 6. Obténgase la densidad de la mezcla entendiéndose esto como la relación entre la masa y el volumen que ocupa en un recipiente de volumen conocido, en ingeniería se conoce esto como el peso volumétrico, aceptando que intercambiamos sin ningún problema los términos masa y peso (no desconocer sus diferencias en aplicaciones reales). 7. Colar o moldear los cilindros para las pruebas de resistencia a la compresión. 8. Calcular las proporciones de la mezcla por m3. Considérese hipotéticamente que la mezcla con las cantidades 11.34 Kg de arena y 21.06 Kg de grava salió bien, y que el peso que se acomodó en un recipiente de 0.01 m3 correspondió a 22 Kg, entonces:

peso volumétrico = 2,200 Kg/ m3 Las cantidades empleadas se resumen a continuación:

cemento = 10.00 Kg agua = 4.00 arena = 11.34 grava = 21.06 total = 46.40 Kg Para calcular las cantidades por m3 se realizan las siguientes operaciones:

cemento = 474 Kg/ m3 agua = 190 Kg/ m3 arena = 538 Kg/ m3 grava = 999 Kg/ m3 La mezcla consumirá 9.5 sacos de cemento (1 saco = 50 Kg) por metro cúbico de concreto aproximadamente. Con la resistencia promedio obtenida de los cilindros y las apreciaciones de la mezcla de ensayo, se repite todo el proceso hasta obtener la mezcla más adecuada, la elección debe considerar varios ensayos como se indica a continuación:

Ensayo No Revenimiento Peso Volumétrico Cemento Resistencia Trabajabilidad

Consumo de

Naturalmente que se debe contar con alguna ayuda en el momento de elegir la relación agua-cemento, ya que ésta influye en la resistencia que se obtendrá en la mezcla de ensaye, para este fin existen tablas como la recomendada por el comité ACI 211.1 que se presenta a continuación en la Tabla 9.6.

Tabla 9.6. Resistencias Promedio Estimadas para Concreto.

Las cantidades en peso por m3 obtenidas del método empírico de proporciona miento de la mezcla se pueden relacionar con los volúmenes respectivos (fracciones de m3) de acuerdo a la siguiente ecuación:

dónde: volumen total = 1 m3 agua = peso del agua en Kg cemento = peso del cemento en Kg grava = peso de la grava en Kg arena =

peso de la arena en Kg aire = volumen del aire atrapado o introducido, según el caso γc = peso específico del cemento γg , γa son los pesos específicos de la grava y de la arena respectivamente, en condición saturaday superficialmente seca para ambos casos

6. ENSAYOS REALIZADOS EN EL CONCRETO. 6.1 ENSAYOS AL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Para cualquier tipo de ensayo del concreto en estado fresco se debe tener en cuenta la norma. - ASTM C143-00 Sampling Freshly Mixed Concrete

1.1. Asentamiento Una muestra de concreto recién mezclado se coloca y compacta con una varilla metálica (chuceo) en un molde con forma de cono trunco. El molde se levanta y el concreto fluye. La distancia vertical entre la posición original (el tamaño del molde) y la desplazada producto del asentamiento del centro de la superficie superior del concreto es medida y registrada como el asentamiento del concreto. - NTP 339.035:1999 HORMIGON. Método de ensayo para la medición del asentamiento del hormigón con el cono de Abrams. 2a. ed. - ASTM C143- 00 Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete

Figura 1. Procedimiento del ensayo de Asentamiento

Figura 2 y 3 . Procedimiento del ensayo de Asentamiento

Figura 4. Retiro del cono para proceder a la medición del asentamiento

Figura 5. Medición de asentamiento

Grafico 1. Resultados ensayo asentamiento El ensayo del asentamiento fue el primer parámetro a considerar en las mezclas preliminares ya que este era una manera rápida para controlar que las mezclas sean homogéneas en el aspecto reológico. Se realizó en todas las mezclas efectuadas para calcular, en base a la observación, la cantidad de aditivo superplastificante que debía agregarse a la misma. De tal modo, se observa en el gráfico que todos los asentamientos no varían mucho entre sí (9” y 11”). Se deseó que todas las mezclas tuvieran gran plasiticidad por el tema de trabajabilidad; sin embargo, se observó que a pesar de que todas la mezclas son reoplásticas las que contienen diatomita requieren más trabajo y esfuerzo. Es decir, existe una relación directamente proporcional entre cantidad de diatomita, trabajo y esfuerzo.

1.2.

Peso Unitario Este ensayo determina la densidad del concreto en su estado fresco y brinda fórmulas para calcular rendimiento, contenido de cemento, y contenido de aire del concreto. El rendimiento se calcula como el volumen de concreto producido de un diseño de mezcla. - NTP 339.046:1979 HORMIGON (CONCRETO). Método de ensayo gravimétrico para determinar el peso por metro cúbico, rendimiento y contenido de aire del hormigón. - ASTM C138/C138M-01a Standard Test Method for Density (Unit Weight), Yield, and Air Content (Gravimetric) of Concrete.

Figura 6. Procedimiento para el ensayo de peso unitario

Gráfico 2. Resultados ensayo Peso unitario El gráfico anterior muestra claramente que a mayor cantidad de reemplazo de cemento menor será el peso unitario del concreto. Se comprueba que todas las mezclas se encuentran en el rango normal del peso del concreto.

1.3.

Rendimiento

El rendimiento es un cálculo que se obtiene de dividir el peso unitario teórico obtenido por pesos unitarios de todos los insumos de la mezcla con el peso unitario real obtenido en el ensayo anterior.

Gráfico 3. Resultados Rendimiento La figura muestra que el rendimiento de la mezcla DCD-15, al igual que la mezcla DCD-10, es ligeramente menor a las demás debido a que el peso unitario teórico obtenido es menor al real. Todo ello, como consecuencia de la cantidad de aire en el diseño de mezcla y el alcanzado. Es decir, en la elaboración del diseño de mezcla se asumió un contenido de aire superior al real, por ende, el peso unitario logrado era mayor al diseñado. Del mismo modo ocurre con la mezcla que contiene microsílice, solo que de manera inversa, se diseñó con un peso unitario teórico mayor al que resultó luego de efectuada la mezcla obteniendo un mayor rendimiento de la mezcla. Todo ello debido a la mayor cantidad de contenido de aire en la mezcla real.

1.4.

Contenido de aire - NTP 339.080:1981 HORMIGON (CONCRETO). Método por presión para la determinación del contenido de aire en mezclas frescas. Ensayo tipo hidráulico. - ASTM C231-97e1 Standard Test Method for Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Pressure Method.

6.2 ENSAYOS AL CONCRETO ENDURECIDO Resistencia a la compresión Procedimientos necesarios para preparar y curar probetas cilíndricas de concreto compactadas mediante varillado y que además contengan mezclas con agregado grueso de 2″ como tamaño máximo

Equipo necesario: Moldes: deben ser de acero, hierro forjado, PVC ú otro material no absorbente y que no reaccione con el cemento. Antes de usarse los moldes deben ser cubiertos ligeramente con aceite mineral o un agente separador de encofrado no reactivo. Varilla: debe ser de fierro liso diámetro 5/8”, de 60 cm de largo y con una de sus extremos boleados. Mazo: debe usarse un mazo de goma que pese entre 0.60 y 0.80 Kg. Equipo adicional: badilejo, plancha de metal y depósito que contenga el íntegro de la mezcla a colocar en la probeta (una carretilla de obra cumple este requerimiento). Este método de ensayo es usado para determinar la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos preparados y curados de manera estándar. La interpretación de resultados es delicada debido a que la resistencia no es una propiedad característica o intrínseca del concreto realizado con materiales proporcionados, sino depende de muchos factores como tamaño y forma del espécimen, la mezcla, el procedimiento de batido, los métodos de muestreo, el moldeado y fabricación. Además de la edad, temperatura, y condiciones de curado de los especímenes. Los resultados de este método son usados como base para un control de calidad de la proporción, mezclado, y colocación del concreto; determinación de la conformidad de las especificaciones y control para evaluar la efectividad de las adiciones. - NTP 339.034:1999 HORMIGON. Método de ensayo para el esfuerzo a la compresión de muestras cilíndricas de concreto. 2a. ed. - NTP 339.037:2003 HORMIGON (CONCRETO). Práctica normalizada para el refrentado de testigos cilíndricos de hormigón (concreto)

- ASTM C39/C39M-01 Standard Test Method for Compressive Strength of  Cylindrical Concrete Specimens - ASTM C617-98 Standard Practice for Capping Cylindrical Concrete Specimens - Fechas a realizar los ensayos: 3, 7, 28 y 60 días

Figura 7. Probetas de concreto vaciadas y etiquetadas para su facil identificación

Figura 8. Procedimiento de ejecución del ensayo de Resistencia a la Compresión

CONCLUSIONES Es necesario que el ingeniero y el estudiante comprendan los conceptos básicos del concreto para que tenga un buen criterio en el diseño de estos elementos. Gracias a la combinación del concreto y el acero de presfuerzo es posible producir en un elemento estructural esfuerzos y deformaciones que se contrarresten total o parcialmente con los producidos por las cargas, lográndose así diseños muy eficientes. Los elementos que se pueden obtener son más esbeltos y eficientes.