Diseño de Mezclas

Ingeniería Laing C.A. DataLaing

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO. ASPECTOS DE APLICACION Ing. Leonardo Mata DataLaing

Basado en el libro: “Manual del Concreto Estructural” (MCE) Autores: Joaquín Porrero, Carlos Ramos, José Grases G., Gilberto Velazco SIDETUR, Edición 2004

Lineamientos incluidos en la Norma COVENIN 1753-2006, “Proyecto y Construcción de Obras de Concreto Estructural”. (Aprobada: Agosto de 2006 y publicada en Noviembre de 2006 Comité Técnico de COVENIN - CT3) Corregida con el ACI-318R-2005

CALIDAD COVENIN 1753-2006

EL ROL DE LA INSPECCION 1753-2006

Documentos mínimos para proyectos estructurales 1753-2006

Capítulo 3 COVENIN 1753–2006 Calidad de los materiales

Norma COVENIN 277 Requisitos para el concreto y agregados Agregados Finos Granulometrías Sustancias nocivas Impurezas Orgánicas Disgregabilidad

Agregados Gruesos Granulometrías Sustancias nocivas Desgaste Disgregabilidad

Ejemplo de Diseño de mezcla Concreto para una fundación en ambiente inocuo (Atmósfera común) R28 = Resistencia media a los 28 días = 290 kg/cm2 T = Asentamiento promedio: = 2” (2 X2,54 cms) P = Tamaño Máximo del Agregado, P = 1” β = Se conoce la Relación de Combinación de Agregados, β = 0,40 Agregados Grueso: Canto Rodado triturado Agregado fino: Arena Triturada. Peso Específico de los Agregados G: Canto Rodado: GCR= 2,72 Arena triturada: GAT = 2.66 Porcentaje de Absorción Ab AbCR Canto Rodado = 1,72%

AbAT Arena Triturada = 0,38%

Humedad (H): Canto Rodado HCR = 0,16%

Arena Triturada HAT = 5,25%

Dosificación de la Mezcla de Concreto

Resistencia Requerida

Resistencia de Diseño Estructural Z .σ

cuantil

f’c

f’cr

1) Procedimiento General: Se diseña un metro cúbico de mezcla, suponiendo que los agregados se encuentran en una condición de saturado con superficie seca. Nota: el dato es directamente la Resistencia Media del concreto R28 Si el dato fuese la resistencia de cálculo estipulada por el proyectista (Fc) se necesitaría la desviación estándar σ, para lo cual el Manual de Concreto Estructural (MCE) estipula dos metodologías de cálculo (Ver punto 2-a) según el caso: I) Si se dispone del valor de σ, y II) Cuando no sea conocida σ

Una forma de expresar la Ley de Abrams:

R=M/Nα

(Fórmula 1.2 Página 135 MCE)

Para vaciar concreto …. No hay que sacar conclusiones muy rápidamente

PASOS PARA LA APLICACIÓN DEL METODO DE DISEÑO 1) Revisión de las condiciones de servicio: Página 139, Tabla VII-9.

Ambiente inocuo, atm ósfera com ún: atmósfera común: a/c m áximo = α max = 0,75 máximo αmax

Cemento mínimo Cmin = 270 Kgf/m3 = 6,35 Sacos (Por durabilidad, Tabla VI.13 Página 142)

2) Cálculo del α teórico (α T) R28 =

902,5 8,69 αT

R28 en Kgf-cm2

αT = Log (902.57/R28) Log 8,69 αT = Log 902,5/R28 Log 8,69

(Fórmula 6.8 Página 130 MCE)

αT x Log 8,69 = Log 902,5 R28 Por ser R28 =290 Kg/cm2

αT = Log (902,5 / 290) = 0,525 αT = 0,525 Suficiente 3 Decimales Log 8,69 Nota: En este caso el dato es la Resistencia media a los 28 días (Resistencia Promedio Requerida = Fcr = R28), que se usa en la formula anterior.

Dosificación de la Mezcla de Concreto LEY DE ABRAMS R=M/Nα

Corregir alfa con Kr y Ka

2-a) Si el dato fuese la Resistencia de cálculo, estipulada por el proyectista (Fc), se debe calcular la Resistencia Media R28 (Fcr = R28 ) La resistencia de cálculo Fc debe ser mayor a la resistencia media R28. La diferencia entre ambas, se conoce como desviación estándar σ. A efectos de diseño de mezcla, la norma COVENIN 1753–R (Norma en revisión) y el ACI 318–2002, consideran dos casos: cuando se conoce la desviación estándar y cuando no se conoce.

Caso I: Desviación estándar σ conocida Se supone que la planta tiene un registro aceptable de ensayos. De acuerdo a la Norma 1753-R (En revisión), Fcr será la mayor de las calculadas por: (i) las fórmulas 6.2 y 6.3 para Fc ≥ 350 kgf/cm2 , o (ii) las fórmulas 6.2 y 6.4 para Fc > 350 kgf/cm2 Fcr = R28= Fc – z x σ Fórmula 6.2a Página 133 MCE Fcr = R28= Fc – (z – 1) x σ – 35 kgf/cm2 Fórmula 6.3a Página 133 MCE Fórmula 6.4a Página 133 Fcr = R28= 0,9 x Fc – (z – 1) x σ MCE

El cuantil máximo adoptado (probabilidad de no excedencia) en las normas indicadas, es del 9%. Un número mayor, se puede usar, pero para obras que no sean diseñadas para la norma 1753-R. Cuando se dispone de menos de 30 ensayos consecutivos, se recomienda utilizar la tabla VI.4, a efectos de obtener el factor de modificación para la desviación estándar

Caso II: Desviación estándar σ no conocida Caso cuando no se dispone de ensayos, se podrá utilizar una estimación del sumando zxσ, para añadírselo a Fc y obtener Fcr, mediante la aproximación de la Tabla VI.5, Página 134 MCE

3) Corrección de α Cálculo de α corregida (αC) αc= αT x KR x KA KR: Factor de corrección según el Tamaño máximo del agregado en mm

KA: Factor de corrección por el tipo de agregado usado

De tablas: KA = 0,93 (Canto Rodado y Arena triturada) KR = 1,00 (Para Tamaño Máximo de agregado P= 1” ) ⇒ αc = 0,525 ∗ 0.93 ∗ 1,00 = 0,488 αc = 0,488

4) Comparación αc con

α Max (Del paso 1) αc = 0,488 < α Max =0,750 αc es menor (mayor resistencia). Importante: Si αc fuese mayor que αMax se toma el valor de αmax 5) Cálculo del cemento teórico: según la trabajabilidad (T) y la relación a/c (α )

MEDICION DE ASENTAMIENTOS

C = 117,2 x T0.16 x α -1,3 ”T” expresado en cms, Fórmula 6.10, Página 140 C = 136 x T0.16 x α -1,3 Para ”T” expresado en pulgadas C es expresado en Kgf/m3 Para T en pulgadas Cteórico = 136 x T0.16 x α Corregida-1,3 Ct = 136 x (2”)0.16 x (0,488) -1,3∗ = 386 Kgf/m3

Ct = 386 Kgf/m3

Para T En centímetros Ct = 117,2 x (2 x 2,54)0.16 x (0,488) -1,3 = 386 Kgf/m3 Ct = 386 Kgf/m3

RELACIÓN TRIANGULAR

C=k.Tn/αm

Dosificación de la Mezcla de Concreto Corregir C con C1 y C2

Valores usuales de asentamiento Tabla VI.10, Página 141

6) Cálculo del cemento corregido (CC) CC = Ct ∗ C1 ∗ C2 C1: Depende del tamaño máximo del agregado “P”

C2: Depende del tipo de agregado tabla VI-12 MCE

Para el caso de este ejemplo: C1 = 1,00

(P = 1” ) Tamaño máximo del agregado

C2 (Canto Rodado y Arena Triturada) = 0.96 CC = 386 ∗ 1,00 ∗ 0.96 = 370 Kgf/ m3 Para llevarlo a sacos de cemento de 42,5 kg c/u (1 saco = 42,5 Kg) Cc = 370 /42.5 = 8.7 Sacos de cemento

7) Comparación con el cemento Mínimo (CMin)

CMin = 270 Kg/m3 CC = 370 Kg > 270 Kgf o.k. Se usa CC= 370 Kgf/m3

De la Tabla VI.13

8) Cálculo del agua (a)

α C = a / CC ⇒ a = α C x CC

a = 0,488 ∗ 370 = 181 Kg/m3

a = 181 Kg/m3 = 181 lts /m3 9) Determinación de los materiales para un (1) metro cúbico (1000 Lts) de mezcla en condición de los agregados saturados con superficie seca (sss). Fórmula Página 144, Volumen absoluto de los agregados: VC + Va+ V + V(A+G)= 1000 lt

Fórmula 6.14

VC= volumen de cemento = 0,3C (Estimación) Va= volumen de agua V= volumen de aire atrapado V(A+G)= volumen de Agregado Grueso + Agregado Fino

LA RESISTENCIA MINIMA

Sustituyendo y considerando una fórmula particular para dos agregados: 0,3C + a + + V + A+G = 1000 Lts ϒ(A+G)

Fórmula 6.14a

0,3 C = Volumen final del cemento incluida la corrección correspondiente a la reducción de volumen de pasta Nota: El Peso específico del cemento está en el orden de 3,25 a 3,35 Estimando 1 / 3,25=0,30, es por ello que se aproxima a 0,30C 10) Cálculo del volumen de aire atrapado (aire atrapado) fórmula V=C/P en lt/m3 ……………. Fórmula 6.11 Página 143 del MCE Donde: C = Cemento (dosis en Kgf /m3) P, Tamaño máximo del agregado en mm V= 370 / 25,4 = 14,56 lt/m3

G = 1837,62 - A ; G = 1837,62 - 735,04= 1102,57 Componentes de la mezcla Peso Volumen absoluto Agua: a = …………………………….181 181 Canto Rodado: G = ……………..1103 1103/2,65= 416 Arena: A = …………………………..735 749/2,65= 283 Cemento: C =……………………… 370 370 x 0,30= 111 Aire …………………………………………. 15 Sumatoria: Σ = …………………..2389 Kgf/m3 1000 Lts aprox.

LOS AGREGADOS NO SON EXACTAMENTE HOMOGENEOS NI MILIMETRICOS

12) Corrección higroscópica (corrección por contenido de humedad al hacer la mezcla). Gw = Gsss (100 + w) (100 + Ab)

Fórmula 6.17a

Corrección de humedad para el agregado fino (Arena) Aw = Asss (100 + w) (100 + Ab)

‹ Muestreo

mezcla

para el control de la

– Aleatorio (sorteo) – Mínimo: 1 por día o 100 m3 o 460 m2 – Total ≥ 5 por cada tipo de concreto – Dos probetas por cada edad y condición de ensayo ‹ Comprobaciones

adicionales

especiales

DOSIFICACION DE LA MEZCLA, RECETA AMPLIADA

EJEMPLO DE DISEÑOS: TABLAS DataLaing

TIEMPOS PARA EL DESENCOFRADO

COVENIN 1753-2006

CORO 23-09-2006

SAN CRISTOBAL 2-02-2007

GRACIAS