ensayo de resistencia a la compresión de probetas cilindricas de concreto
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FACULTAD DE INGENERÍA
INGENERÍA CIVIL
COMPORTAMIENTO ELASTICO DEL HORMIGON
FECHA PRESENTACION: 19/10/2015
DOCENTE:
VASQUEZ ALFARO, IVAN EUGENIO
ALUMNOS:
TOCTO CABANILLAS, SAMUEL DAVID
MENDEZ CASTRO WALDIR RODRIGO
ESCOBEDO CASTAÑEDA ELVIS ADOLFO
ESCOBAR REYES FRANCISCO
RESUMEN
El concreto es uno de los materiales más importantes en la construcción de obras civiles,
por ello el análisis de sus propiedades físicas y mecánicas es indispensable para lograr
una óptima calidad. Por otro lado entre las propiedades mecánicas del concreto, la
resistencia a la compresión es la propiedad más importante y es usada en el diseño
estructural de puentes, presas y edificaciones. Por estos motivos resulta significativo
realizar ensayos al concreto, con los cuales podamos definir sus propiedades mecánicas
tales como el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson.
PRACTICA: COMPORTAMIENTO ELASTICO DEL HORMIGON
I. NORMATIVA
Ensayo para determinar la resistencia a la compresión NTP 339.034.
Método de Ensayo Normalizado para Resistencia a la Compresión de Especímenes
Cilíndricos de Concreto ASTM C39/C39M – 15.
II. MATERIALES
7 Probetas cilíndricas de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura, la cuales fueron
elaboradas con los materiales especificados en la Tabla (1).
PROBETA N°
RELACION (a/c)
CEMENTO (Kg)
ARENA (Kg)
PIEDRA (Kg)
AGUA (Kg)
1 0.5 1.50 6.00 6.00 0.752 0.6 1.50 6.00 6.00 0.903 0.7 1.50 6.00 6.00 1.054 0.8 1.50 6.00 6.00 1.205 0.9 1.50 6.00 6.00 1.356 1 1.50 6.00 6.00 1.507 1.1 1.50 6.00 6.00 1.65
Tabla (1): Proporción de materiales usados en la elaboración de probetas cilíndricas.
III. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:
A. Elaboración de probetas.
Equipo para mesclado de materiales constituido por una bandeja metálica
cuadrada de 0.8 m por 0.8 m, un badilejo metálico,
Imagen (1): Equipo usado en el procedimiento de mesclado.
7 moldes cilíndricos de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura (Briquetas) más
una varilla metálica lisa de 60 cm de longitud para el proceso de colocación
de la mescla en la briqueta y chuseado de la misma más un mazo de goma
para compactar la mescla.
Imagen (2): Herramientas usadas para colocación de la muestra en el molde.
B. Ensayo a la compresión.
Prensa hidráulica, capacidad 10 000 kg.f.
Vernier, capacidad 20 cm precisión de 0.005 cm.
Regla metálica graduada de 30 cm.
Imagen (3): Equipos y herramientas usadas en el ensayo de compresión.
IV. PROCEDIMIENTO
A. Elaboración de los especímenes de concreto.
El procedimiento seguido para la elaboración de las briquetas fue el siguiente:
En primer lugar se procedió a mesclar los materiales en las proporciones
indicadas en la tabla n°1.
Luego se unto los moldes cilíndricos con petróleo para evitar que el concreto
endurecido quedase adherido al molde.
Después se vertió la mescla de concreto en tres capas de 10 cm cada capa y
se chuseo con la varilla metálica 25 veces por capa y adicionalmente con el
mazo de goma se golpeó el contorno del molde 12 veces por cada capa.
B. Ensayo de resistencia a la compresión.
Para el ensayo a la compresión se desarrolló el siguiente procedimiento:
Antes del ensayo se determinó el diámetro inicial y la longitud inicial de
las especímenes de concreto, para ello se tomó dos medidas para el
diámetro y dos medidas para la longitud y se determinaron las medidas
promedio.
Luego se colocaron las probetas en la prensa hidráulica y se registró la
máxima carga soportada o carga de rotura (Ver imagen (4)).
Luego del ensayo se tomaron las medidas del diámetro y de la longitud.
Imagen (4): Compresión de los
moldes cilíndricos de concreto en
la prensa hidráulica.
V. RESULTADOS
A. Variación del diámetro de las probetas de concreto.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
DIAMETRO INICIAL (cm) DIAMETRO FINAL (cm)
D-1 D-2 D. prom D-1 D-2 D. prom1 0.5 15.260 15.100 15.180 15.290 15.150 15.2202 0.6 15.210 15.305 15.258 15.300 15.225 15.2633 0.7 15.355 15.380 15.368 15.440 15.420 15.4304 0.8 15.335 15.320 15.328 15.380 15.370 15.3755 0.9 15.250 15.325 15.288 15.335 15.265 15.3006 1.0 15.185 15.365 15.275 15.180 15.630 15.4057 1.1 15.275 15.225 15.250 15.450 15.285 15.368
Cuadro (2): Variaciones diametrales de las probetas ensayadas.
B. Variación de la longitud de las probetas de concreto.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
LONGITUD INICIAL (cm) LONGITUD FINAL (cm)L-1 L-2 L. prom L-1 L-2 L. prom
1 0.5 29.900 29.800 29.850 29.800 29.800 29.8002 0.6 29.850 29.900 29.875 29.600 29.800 29.7003 0.7 30.000 30.200 30.100 30.000 30.100 30.0504 0.8 29.700 29.900 29.800 29.700 29.800 29.7505 0.9 29.700 29.700 29.700 29.600 29.600 29.6006 1.0 30.100 30.200 30.150 30.000 29.900 29.9507 1.1 29.400 29.600 29.500 29.350 29.400 29.375
Cuadro (3): Variaciones longitudinales de las probetas ensayadas.
C. Esfuerzo a la compresión de las probetas de concreto.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
DIAMETRO (cm)
AREA (cm^2)
CARGA APLICADA
(Kg.f)
ESFUERZO (Kg.f/cm^2)
1 0.5 15.180 180.981 4225.0 23.32 0.6 15.258 182.834 11495.0 62.93 0.7 15.368 185.480 21344.0 115.14 0.8 15.328 184.515 11493.0 62.35 0.9 15.288 183.554 10491.0 57.2
6 1.0 15.275 183.254 15859.0 86.57 1.1 15.250 182.654 6678.0 36.6
Cuadro (4): Resistencia a la compresión de las probetas cilíndricas.
D. Deformación longitudinal unitaria de los bloques de concreto.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
LONGITUD INICIAL
(cm)
LONGITUD FINAL (cm)
VARICION DE LONGITUD
(cm)
DEFORMACION LONGITUDINAL
UNITARIA (cm/cm)1 0.5 29.850 29.800 0.050 0.0016750422 0.6 29.875 29.700 0.175 0.0058577413 0.7 30.100 30.050 0.050 0.001661134 0.8 29.800 29.750 0.050 0.0016778525 0.9 29.700 29.600 0.100 0.0033670036 1.0 30.150 29.950 0.200 0.0066334997 1.1 29.500 29.375 0.125 0.004237288
Cuadro (5): Deformación longitudinal unitaria de las muestras de concreto.
E. Módulo de elasticidad de las probetas de concreto.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
ESFUERZO (Kg.f/cm^2
)
DEFORMACION LONGITUDINAL
UNITARIA (cm/cm)
MODULO DE ELASTICIDAD (Kg.f/cm^2)
MODULO DE ELASTICIDAD
(GPa)1 0.5 23.3 0.001675042 13937 1.366744152 0.6 62.9 0.005857741 10733 1.0525477473 0.7 115.1 0.001661130 69275 6.7935313274 0.8 62.3 0.001677852 37123 3.6405478145 0.9 57.2 0.003367003 16975 1.6646775356 1.0 86.5 0.006633499 13046 1.2793824967 1.1 36.6 0.004237288 8628 0.846152132
Cuadro (6): Modulo de elasticidad de los bloques de concreto en kg.f/cm^2 y GPa (10^9 Pa).
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.20
20000
40000
60000
80000
Grafica del Modulo de Elasticidad en funcion de la relacion a/c
Relacion agua - cemento (a/c)
Mod
ulo
de e
lasti
cidad
(K
g/cm
^2)
Grafico (1): Grafica módulo del elasticidad en función a la relación a/c.
F. Deformación unitaria transversal.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
DIAMETRO INICIAL
(cm)
DIAMETRO FINAL (cm)
VARICION DE DIAMETRO
(cm)
DEFORMACION DIAMETRAL UNITARIA (cm/cm)
1 0.5 15.180 15.220 0.040 0.0026350462 0.6 15.258 15.263 0.005 0.0003277083 0.7 15.368 15.430 0.063 0.0040670254 0.8 15.328 15.375 0.047 0.0030990055 0.9 15.288 15.300 0.013 0.0008176616 1.0 15.275 15.405 0.130 0.0085106387 1.1 15.250 15.368 0.118 0.007704918
Cuadro (5): Deformación transversal unitaria de las probetas de concreto para las diferentes
relaciones agua/cemento usadas en la elaboración del concreto.
G. Módulo de Poisson.
PROBETA N°
RELACION (a/c)
DEFORMACION LONGITUDINAL
UNITARIA (cm/cm)
DEFORMACION TRANSVERSAL
UNITARIA (cm/cm)
MODULO DE POISSON
1 0.5 0.001675042 0.002635046 1.573122532 0.6 0.005857741 0.000327708 0.0559443833 0.7 0.001661130 0.004067025 2.4483487884 0.8 0.001677852 0.003099005 1.8470070145 0.9 0.003367003 0.000817661 0.242845462
6 1.0 0.006633499 0.008510638 1.2829787237 1.1 0.004237288 0.007704918 1.818360656
Cuadro (5): Modulo de Poisson de las muestras ensayadas.
VI. DISCUSIÓN DE DATOS
Módulo de elasticidad
La tabla n°6 nos muestra los diferentes módulos de elasticidad de las probetas
ensayadas y en la gráfica n°1 se puede apreciar la correlación entre la cantidad
de agua usada y el módulo de elasticidad.
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.20
20000
40000
60000
80000
Grafiaca del Modulo de Elasticidad en funcion de la relacion a/c
Relacion agua - cemento (a/c)
Mod
ulo
de e
lasti
cidad
(K
g/cm
^2)
Grafico (1) (Repetido): Grafica módulo del elasticidad en función a la relación a/c.
Según se puede observar para relaciones de agua cemento muy bajas de entre
0.5 y 0.6 el módulo de elasticidad decrece debido a que al no haberse usado
aditivos fluidisantes en la mescla de concreto, esta se tornó seca poco trabajable
y las partículas no lograron un correcto acomodo entre ellas, se podría decir que
hubo un exceso de porosidad debido a la escases de fluidez. Debido a esta
porosidad la resistencia en dichas muestras menguo y por lo tanto también lo
hizo el módulo de elasticidad. Es por ello que para dichas relaciones de agua
cemento el módulo de elasticidad es bajo en comparación con las siguientes
relaciones a/c.
Para la relación 0.7 se puede apreciar un módulo de elasticidad del concreto de
69275 kg.f/cm^2. Esto se podría explicar porque es la parte intermedia entre la
excesiva porosidad y el alto contenido de agua, factores que disminuyen la
resistencia a la compresión. En consecuencia para esta relación la mescla no es
ni muy porosa ni tampoco muy fluida.
Para la relación agua/cemento de 0.8 el módulo de elasticidad presenta una
tendencia a bajar. Al igual que para las relaciones a/c anteriores estas se hicieron
sin el uso de aditivos plastificantes por lo que para aumentar la fluidez de la
mescla se debió incrementar la cantidad de agua aumentando así la porosidad
por efectos de evaporación del agua en exceso, por lo tanto el módulo de
elasticidad se vio forzado a disminuir.
El módulo de elasticidad de los bloques ensayados se encuentra en un intervalo
de 0.8 a 6.8 GPa, sin embargo lo rangos establecidos para el módulo de
elasticidad del concreto son de aproximadamente 14 GPa, lo cual indica que las
probetas ensayadas se encuentran por debajo del rango establecido. Esto se
debe a la falta de un diseño de mescla correspondiente, ya que para la
elaboración de las probetas se tomaron proporciones tentativas de los materiales.
Módulo de Poisson.
El cuadro n° 5 muestra los diferentes coeficientes de Poisson de las muestras ensayadas
en laboratorio.
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.20
0.51
1.52
2.53
Coeficiente de Poisson en funcion de la relacion agua-cemento
Relacion agua/cemento (ADIMENSIONAL)MO
dulo
de
pois
on (A
DIM
EN-
SIO
NAL
)
Grafica (2): Coeficiente del módulo de Poisson en función de la relación a/c.
En la gráfica (2) se observa que el módulo de Poisson varía de una probeta a otra
sin relación alguna. Esto puede deberse al procedimiento de elaboración de las
probetas de concreto y a la distribución de los agregado en la mescla de manera
no uniforme.
En algunos casos el módulo de Poisson se encuentra fuera de los rangos
establecidos para el concreto. Ello en parte se debe a la poca precisión de los
instrumento de laboratorio para tomar las medidas de deformación.
VII. CONCLUSIONES
Lego de realizarse el ensayo de laboratorio y el correspondiente procesamiento de datos
se llegó a las siguientes conclusiones:
El módulo de elasticidad se ve influido por la cantidad de vacíos en el interior de la
probeta, la cual a su vez está en función de la cantidad de agua de mescla o
relación a/c. Así es que cuando el agua es muy escasa se generan vacíos en el
concreto debido a la poca trabajabilidad y por el contrario cuando el agua es
excesiva también se generan vacíos debido a la evaporación del agua que no ha
reaccionado con el cemento, sin embargo cuando la cantidad de agua se
encuentra entre ambos valores se logra disminuir la cantidad de vacíos y por lo
tanto se obtiene un mayor módulo de elasticidad.
La relación óptima de agua/cemento para el concreto cuando no se usa aditivos
plastificantes es de 0.7 debido a que en esta relación se obtiene un mayor módulo
de elasticidad.
No se obtuvieron resultados concluyentes en cuanto al módulo de Poisson de los
materiales ensayados debido a la gran variabilidad de los resultados.
VIII. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA
Diseño de Mezclas de Concreto - Universidad Nacional del Altiplano - Facultad
de Ingeniería Civil - Samuel Laura Huanca.
Diseño y Control de Mezclas de Concreto- Asociacion de cemento Portland.
Steven H. Kosmatka, Beatrix Kerkhoff, William C. Panarese, y Jussara Tanesi.
Naturaleza y materiales del concreto- Enrique Riva López – Instituto de la
construcción y gerencia.
IX. ANEXOS
Anexo nº1:
Imagen nº1: Proporcionamiento de materiales para elaboración del concreto.Fuente: Fuente propia.
Anexo nº2:
Imagen nº2: Proceso de mesclado de los materiales.Fuente: Fuente propia.
X. Anexo nº3:
Imagen nº3: Proceso de curado del concreto con agua saturada con cal.Fuente: Fuente propia.
XI. Anexo nº4:
Imagen nº4: Ensayo de compresión - falla por cortante a 45°.
Fuente: Fuente propia.
XII. Anexo nº5:
Imagen nº4: Ensayo de compresión – falla columnar en la muestra de relación a/c: 0.9.Fuente: Fuente propia.
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