hormigón endurecido
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RESISTENCIA DEL HORMIGÓN = RESISTENCIA DEL HORMIGÓN =
DÉBIL
RESIS. DE LA PASTA
RESIS. DEL AGREGADO
RESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADO
HORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDOHORMIGÓN EN ESTADO ENDURECIDO
1° NIVEL DE FALLA
PROPAGACIÓN FISURAS EN MATRIZ
AGREGADO
MATRIZ DE CEMENTO
INTERFASE
PROPAGACIÓN DE FISURASPROPAGACIÓN DE FISURAS
2° NIVEL DE FALLA
3° NIVEL DE FALLA
a) Microfisuras en la interfase pasta-agregado por efectos de retracción.b) Crecimiento de las fisuras por tensiones de tracción en el extremo de
la microfisura.c) Fractura de la pieza por crecimiento y entrelazamiento de las fisuras.
(a) (b) (c)
PROPAGACIÓN DE FISURASPROPAGACIÓN DE FISURAS
ESQUEMA DE FRACTURA DE UN MATERIAL POROSO SOMETIDO A ESQUEMA DE FRACTURA DE UN MATERIAL POROSO SOMETIDO A TENSIONES DE COMPRESIONTENSIONES DE COMPRESION
X
Y Nota: Este esquema es válido para un material con microfisuras.
Tensiones según eje “y”(compresión)
Tensiones según eje “x”
(tracción)
Formación, propagación y rotura
y = 0 y > 01 2 43 y2 > y1 y2 > rot
FUERZA DE ADHERENCIA EN INTERFASEFUERZA DE ADHERENCIA EN INTERFASE
CONCEPTO GENERAL
RESISTENCIA A FLEXIÓN Y TRACCIÓNRESISTENCIA A FLEXIÓN Y TRACCIÓN
GENERA MAYOR TRABAZON MECÁNICA
INFLUENCIA DEL AGREGADO
DERIVADAS DE FUERZAS DE VAN DER WAALS
FORMA FAVORECE RESIST. INTERFASE
TEXTURA
AGREGADOS IRREGULARES Y RUGOSOS
AGREGADOSREDONDEADOS Y LISOS
REACCIONES QUIMICAS
AGREGADOS INERTES
FAVORECEN RESISTENCIA INTERFASE
ALGUNAS ESPECIES
MINERALÓGICAS
1,3 VECES
Muy angular
Angular Sub-angular
Sub-redondeada
Redon-deada
Bienredondeada
Esf
eric
idad
Baj
a
Alt
a
Muy angular
Angular Sub-angular
Sub-redondeada
Redon-deada
Bienredondeada
Esf
eric
idad
Baj
a
Alt
a
Muy angular
Angular Sub-angular
Sub-redondeada
Redon-deada
Bienredondeada
Esf
eric
idad
Baj
a
Alt
a
Esfericidad y redondez de agregados basado en un criterio de observación morfológica.Fuente: Peter Hewlett, 2004. “LEA´S Chemestry of Cement and Concrete”, 4th Edition.
FORMA Y TEXTURA SUPERFICIALFORMA Y TEXTURA SUPERFICIAL
RESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADORESIS. INTERFASE CEMENTO-AGREGADO
AGREGADO
RESTRINGE EL CAMBIO DE VOLUMEN DE LAS PASTA
GENERA TENSIONES DE CORTE Y TRACCIÓN EN LA INTERFASE
A MAYOR TAMAÑO DE PARTICULA
MAYORES TENSIONES DE CORTE Y TRACCIÓN
MAS FISURAS SI EXCEDEN LA RESISTENCIA DE ADHERENCIA
DÉBILDÉBILEXUDACIÓNSEGREGACIÓNCAMBIOS DE VOLUMEN
ZONA DE ZONA DE MICROFISURACIÓNMICROFISURACIÓN
Deformaciones Máximas= 5 veces el Promedio Tensiones Máximas= 2 a 3 veces el Promedio
RESISTENCIA DE LA INTERFASE
VARIABLE
Relación a/c
Aire Incorporado
Porosidad del Agregado
Tamaño de la partícula Agregado
Agregados Silíceos
Rocas Extrusivas Contenido de Silice
Superficie de textura lisa
RESISTENCIA DE LA INTERFASERESISTENCIA DE LA INTERFASE
TEORIA DE GRIFFITHTEORIA DE GRIFFITH
CUERPO ELASTICO CON FISURA SOMETIDO A CARGA EXTERNA
CURVA TENSIÓN DEFORMACIÓNCURVA TENSIÓN DEFORMACIÓNRELACIÓN CON LA PROPAGACIÓN DE FISURASRELACIÓN CON LA PROPAGACIÓN DE FISURAS
ENSAYO A COMPRESIÓNENSAYO A COMPRESIÓN
1.- Investigación
2.- Determinación de propiedades
3.- Control de Calidad: variabilidad del proceso, detectar cambios en las propiedades de los materiales, permitir operaciones constructivas (desencofrados, habilitaciones)
Para qué o cuando se realiza?Para qué o cuando se realiza?
1.- Propiedad que se relaciona directamente (cualitativamente) con otras propiedades del hormigón
2.- Códigos de diseño se basan en la Resistencia a Compresión
3.- Ensayo de fácil ejecución y económico
Porqué es Importante determinar f´c?Porqué es Importante determinar f´c?
FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA
a.- Distribución de tensiones en la probeta
b.- Máquina de Ensayos
c.- Relación de esbeltez (h/Ø)
d.- Tamaño de la probeta
e.- Geometría de la probeta
f.- Velocidad de Carga
g.- Humedad de la probeta
1.- MATERIALES COMPONENTES
2.- METODOS DE PREPARACIÓN
3.- PROCEDIMIENTOS DE CURADO
4.- CONDICIONES DE ENSAYO
0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90
10
20
30
40
50
60
70
80
a/c, en masa
Res
iste
nci
a d
el H
orm
igón
[M
Pa]
100 % de com
pactaciónAumento de energía de
compactación
Compactación insuficiente
COMPACTACIÓNCOMPACTACIÓN
Fuente: E. Becker, 2002. Seminario sobre Patología del HormigónInfluencia de la compactación sobre la resistencia
0
20
40
60
80
100
70 75 80 85 90 95 100
0
20
40
60
80
100
Grado de Compactación [%]
Res
iste
nci
a a
Com
pre
sión
[%
]
Red
ucc
ión
de
Res
iste
nci
a [%
]
Influencia de la compactación sobre la resistencia
COMPACTACIÓNCOMPACTACIÓN
Fuente: E. Becker, 2002. Seminario sobre Patología del Hormigón
Influencia del mantenimiento de las condiciones de curado sobre el desarrollo de resistencia del hormigón.
Fuente: E. Becker, 2003. Seminario sobre Durabilidad del Hormigón.
0 3 7 28 60 90 180Edad [días]
0
25
50
75
100
125
150
Res
iste
ncia
a la
com
pres
ión
en % curado húmedo permanente
curado al aire después de 7 días
curado al aire permanente
curado al aire después de 3 días
CURADOCURADO
siendo:
M = madurez
T = temperatura del hormigón
t = duración del curado a la
temperatura T, expresada en hs o días
MADUREZMADUREZ
MADUREZMADUREZ
Fuente: IMCYC - Manual del Concreto
400 500 600 800 1.000 2.000 3.000 4.000 6.000 10.000
4
0
8
12
16
20
24
28
32
Factor de madurez [°C . h]
Res
iste
ncia
a C
ompr
esió
n [M
Pa]
Madurez
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Ma
du
rez
(ºC
x d
ías
)Madurez Normalizada
Temperatura - Tiempo
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Te
mp
era
tura
(ºC
)
Ciclo Temperatura Normalizado
Temperatura - Tiempo
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Tem
pera
tura
(ºC
)
Ciclo Temperatura Normalizado Ciclo Temperatura Invierno
Temperatura - Tiempo
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Te
mp
era
tura
(ºC
)
Ciclo Temperatura Verano Ciclo Temperatura Normalizado
Ciclo Temperatura Invierno
Madurez
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Ma
du
rez
(ºC
x d
ías
)Madurez Normalizada Madurez Invierno
Madurez
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 5 10 15 20 25 30
Tiempo (días)
Ma
du
rez
(ºC
x d
ías
)Madurez Verano Madurez Normalizada Madurez Invierno
MADUREZMADUREZ
Temperatura: 23 ± 2º CHumedad > 95 %
CURADOCURADO
Mortero de azufre Almohadillas no adherentes
ENCABEZADO DE PROBETASENCABEZADO DE PROBETAS
IRAM 1553Pasta de Azufre – Grafito – Arena o Cuarzo.Verificación de resistencia > 34,5 MPa en cubos de 5 cm de lado.HAP utilizar encabezado especial de alta resistencia.
IRAM 1709Pads de Neoprene o Goma de dureza Shore 50 y 70. Verificación contra encabezado IRAM 1553 (95 % nivel de confianza). Hasta 100 usos. Luego nueva verificación (hasta 300 usos).
Mortero de azufreAlmohadillas no adherentes
ENSAYO DE PROBETASENSAYO DE PROBETAS
DISTRIBUCIÓN DE TENSIONESDISTRIBUCIÓN DE TENSIONES
MÁQUINA DE ENSAYOSMÁQUINA DE ENSAYOS
MÁQUINA DE ENSAYOSMÁQUINA DE ENSAYOS
RELACIÓN DE ESBELTEZRELACIÓN DE ESBELTEZ
INFLUENCIA DE LA ESBELTEZ DE LA PROBETA EN LA INFLUENCIA DE LA ESBELTEZ DE LA PROBETA EN LA RESISTENCIA A COMPRESION DEL HORMIGONRESISTENCIA A COMPRESION DEL HORMIGON
ESBELTEZ ESBELTEZ ALTURA ALTURA
DIAMETRODIAMETRO
==
A MENOR MENOR ESBELTEZESBELTEZ
MAYOR MAYOR RESISTENCIARESISTENCIA
Factores de corrección por esbeltez para diferentes relaciones de esbeltezFactores de corrección por esbeltez para diferentes relaciones de esbeltez
1.000.960.87Meiniger, Wagner y Hell
H/D = 2.0H/D = 1.5H/D = 1.0 DISTINTOS AUTORES
1.000.960.87IRAM 1551/83
1.000.930.80BS 1881 – Parte 120/83
1.000.960.92BS 1881/70
1.000.960.87ASTM C – 42/87
1.000.970.91ASTM C – 42/68
1.00---0.77Bungey ( = 44 mm)
1.000.950.83Peterson
1.000.930.85Neville
1.000.960.88Yip y Tam
TAMAÑO DE LA PROBETATAMAÑO DE LA PROBETA
TAMAÑO DE LA PROBETATAMAÑO DE LA PROBETA
GEOMETRÍA DE LA PROBETAGEOMETRÍA DE LA PROBETA
RELACIÓN RESISTENCIA CILÍNDRICA
RESISTENCIA CUBICA=
0,8 hasta 50 MPa
0,89 para 80 MPa
Res. Cilíndrica
Límites de variación
Valores medios
Cilindro 15 x 30 -- 1
Cilindro 10 x 20 0,94 a 1,00 0,97
Cilindro 25 x 50 1,00 a 1,10 1,05
Cubo 10 0,70 a 0,90 0,8
Cubo 15 0,70 a 0,90 0,8
Cubo 20 0,75 a 0,90 0,83
Cubo 30 0,80 a 1,00 0,9
Prisma 15 x15 x45 0,90 a 1,20 1,05
Prisma 20 x 20 x 60 0,90 a 1,20 1,05
Típo de probeta (supuesta con caras refrentadas)
Dimensiones(cm)
Coeficiente de conversión a la probeta cilíndrica de 15 x 30 cm
GEOMETRÍA DE LA PROBETAGEOMETRÍA DE LA PROBETA
VELOCIDAD DE CARGA VELOCIDAD DE CARGA
RESISTENCIA POTENCIALRESISTENCIA POTENCIAL
Es la resistencia que alcanzará el hormigón en condiciones ideales de compactación, curado en ambiente en las condiciones normalizadas de humedad y temperatura establecidas en la norma IRAM 1524 y realizando el ensayo bajo condiciones normalizadas (IRAM 1546).
RESULTADO DE UN ENSAYORESULTADO DE UN ENSAYOEs el promedio, como mínimo, de las resistencias de dos probetas tomadas de la misma muestra (pastón) ensayadas a la edad de 28 días u otra especificada.
fc1- fc2 =< 0,15 [(fc1- fc2)/2]
Módulo de ElasticidadMódulo de ElasticidadDeterminación de Módulo de Elasticidad Determinación de Módulo de Elasticidad
EstáticoEstático
Deformación Específica
Ten
sión
Tang
ente
Ini
cial Tan
gent
e
Seca
nte
Chord
A
B
D
C
Módulo de ElasticidadFactores que influyen sobre E
Deformación Específica
Ten
sión
E A
greg
ado
E Pas
ta
E Hor
migon
1. Tipo, Contenido y Modulo del Agregado (Grueso).
2. Edad de ensayo.3. Contenido de Humedad (En
forma opuesta a la resistencia a compresión).
4. Velocidad de Carga.
E Agregado = 70-140 GPa (14-35 GPa)
E Pasta = 7-28 GPa (7-28 GPa)
E Hormigón = 14-45 GPa (10-18 GPa)
Norma ASTM C469-94Determinación Módulo de Elasticidad
Probeta 1: Ensayo a CompresiónValor de Referencia
Permite fijar el Intervalo de Carga (40% Carga Rotura) para la determinación del Módulo y los escalones de Carga para la
lectura de deformaciones y el trazado de la Curva Tensión-Deformación
Probeta 2: Ensayo Modulo40% Carga Rotura
Fijar escalones de Carga para obtener como mínimo 8 puntos de
medición
PROBETASPROBETAS
• MISMO HORMIGÓN• MISMO PASTON• IGUAL CURADO Y EDAD DE ENSAYO
Aro metálico superior
Aro metálico inferior
Micrómetro
Varilla rígida
Norma ASTM C469-94Determinación Módulo de Elasticidad
∆l/2
∆l
Cálculo de Deformaciones
ε =∆l/2
l0
l0
l0 = 6”
adimensional=[ε]
= 10e-06= microstrain = μs[ε]
0,40 f´rotura
c0,40 rotura
f´rotura
Norma ASTM C469-94Definición de Módulo de Elasticidad
= 50.10-6
f´0
0
0
Ec = tg=0,40 f´rotura
0,40 0
-
-
f´0
Probeta 2: Ensayo Módulo40% Carga Rotura
CARGA DE ROTURA [kN]= 620
AREA DE LA PROBETA [mm2] = 17671
TENSIÓN DE ROTURA [MPa]= 35,1
40 % TENSIÓN DE ROTURA [MPa]= 14,0
INTERVALO DE ENSAYO ADOPTADO [MPa]= 15,0
ESCALON DE TENSIÓN [Mpa] (18,0 Mpa / 9) = 1,7
AREA DE LA PROBETA [mm2] = 17671
ESCALON DE CARGA [kN] (2,0 MPa x 17671 mm2 / 1000) = 29
INTERVALO DE ENSAYO
ESCALONES DE CARGA (SE ADOPTAN 9 ESCALONES)
PROBETA 1 (REFERENCIA)
Determinación de Módulo de Elasticidad EstáticoDeterminación de Módulo de Elasticidad Estático
DETERMINACIÓN CURVA TENSIÓN DEFORMACIÓN
1º Corrida 2º Corrida 3º Corrida Promedio0 0 0 0 0 0 8,333E-06 0,0
29 1,6 3 2 2 2 8,333E-06 19,4
58 3,3 5 4 5 5 8,333E-06 38,9
87 4,9 8 7 8 8 8,333E-06 63,9
116 6,6 14 13 14 14 8,333E-06 113,9
145 8,2 21 20 20 20 8,333E-06 169,4
174 9,8 28 27 26 27 8,333E-06 225,0
203 11,5 35 34 34 34 8,333E-06 286,1
232 13,1 42 41 41 41 8,333E-06 344,4
261 14,8 48 49 49 49 8,333E-06 405,6
σrot = 36,3 MPa
σ40% = 14,5 MPa
ε40% = 344,4 + (405,6 - 344,4) * (14,5 - 13,1) / (14,8 - 13,1) = 394,8 μs
ε0 = 50 μs
σ0 = 3,3 + (4,9 - 3,3) * (50 - 38,9) / (63,9 - 38,9) = 4,0 MPa
σ40% - σ0 (14,5 - 4,0)
ε40% - ε0 (353,11 - 50)E [MPa]= 30452,4
PROBETA 2
E [GPa]= 30,5
Factor ε [μs]CARGA
[kN]∆l [10-04 pulg]TENSIÓN
[MPa]
ε0 = 50 μs
σ40% = 14,5 MPa
ε40%
σ0
ENSAYO DE FLEXIÓN CON CARGA EN LOS TERCIOSENSAYO DE FLEXIÓN CON CARGA EN LOS TERCIOS
Tracción por compresión Tracción por compresión diametral diametral
Tracción por Flexión con Carga Tracción por Flexión con Carga en los Terciosen los Tercios
Rotura dentro del tercio medio
Rotura fuera del tercio medio
RELACION ENTRE LAS RESISTENCIAS A LA RELACION ENTRE LAS RESISTENCIAS A LA TRACCION Y A LA COMPRESIONTRACCION Y A LA COMPRESION
RELACION ENTRE RESISTENCIASRELACION ENTRE RESISTENCIAS
Resistencia a la compresión de
cilindros
Relación entre el módulo de rotura a flexión y resistencia a compresión
Relación entre tracción directa y resistencia a compresión
Relación entre tracción directa y módulo de rotura a flexión
MPa Kg/cm2
5 70 0.23 0.11 0.48
15 140 0.19 0.10 0.53
20 210 0.16 0.09 0.57
30 280 0.15 0.09 0.59
35 350 0.14 0.08 0.59
40 420 0.13 0.08 0.60
50 490 0.12 0.07 0.61
55 560 0.12 0.07 0.62
65 630 0.11 0.07 0.63
CONCLUSIONES:CONCLUSIONES: t/t/c = 0.07 a 0.14 c = 0.07 a 0.14
f/f/c = 0.11 a 0.23 c = 0.11 a 0.23
Tipo de Ensayo Relación ft/fc
Tracción Simple 0,07 - 0,11
Tracción por Compresión Diametral 0,07 - 0,14
Flexión con Carga en los Tercios 0,11 - 0,23
Relación ft/fc Variable
Edad
Agregado de Forma Cúbica
Agregado de Textura rugosa
Curado al aire
Compactación
Incorporación de aire
RELACIÓN TRACCIÓN/COMPRESIÓNRELACIÓN TRACCIÓN/COMPRESIÓN
EXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOSEXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOS
CUANDO SE REALIZALOS RESULTADOS DEL CONTROL NO CUMPLEN CON LOS REQUISITOS DE ACEPTACIÓN EXIGIDOSVERIFICACIÓN DE COMPACIDAD, AIRE INCORPORADOTESTIGO DE RESULTADOS ERRATICOS SE DISPONE DE NUEVA EXTRACCIÓN
COMO SE REALIZA
No afectará la capacidad resistente ni la estabilidad estructural Pueden complementarse con END, para aportar información adicional sobre uniformidad y posición de armaduras Según IRAM 1551: preparación y acondicionamiento del testigo Según IRAM 1546: ensayo a compresión Dimensiones de los testigos
Diámetro > 3 veces el Tamaño Máximo Nominal del Agregado Diámetro > 75 mm Relación de esbeltez (Altura /diámetro) comprendida entre 1 y 2
Extracción mínima de 3 testigos por elemento estructural o zona con hormigón de calidad no satisfactorio.
Extracción mínima de 15 testigos cuando se desee evaluar la calidad del hormigón de toda la estructura.
CIRSOC 201-05: Nº testigos el doble de lo especificado en 4.2.2.4Para satisfacer los criterios de aceptación
Modo 1 Modo 2
f´ci ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c ≥ 75% f´c
f´cm ≥ 85% f´c ≥ 85% (f´c + k1) ≥ 85% f´c ≥ 85% (f´c + 5 MPa)
CIRSOC 201/82 CIRSOC 201-MCIRSOC 201/05
EXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOSEXTRACCIÓN Y ENSAYO DE TESTIGOS
EFECTO DEL T.M.N. DEL AGREGADO SOBRE EFECTO DEL T.M.N. DEL AGREGADO SOBRE LA RESISTENCIA A COMPRESIONLA RESISTENCIA A COMPRESION
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