pii - diseño - aci - 211
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INGENIERÍA CIVIL
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA - FACULDAD DE INGENIERÍA
INTRODUCCIÓN
El concreto esta conformado por una pasta de cemento y agua en el cual se
encuentran embebidas partículas de un material conocido como agregado, el cual ocupa
aproximadamente del 65% al 80% del volumen de la unidad cúbica de concreto.
Las diversas propiedades del concreto, las características físicas, químicas,
mecánicas de los agregados tienen efecto importante no sólo en el acabado y calidad final
del concreto; sino también sobre la trabajabilidad, consistencia al estado plástico, así la
durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios de volumen y peso
unitario del concreto endurecido.
Los estudios efectuados a partir de las investigaciones de Gilkey permiten hoy
conocer que el agregado debe estar constituido por partículas limpias y adecuadamente
conformadas; que en su estructura deben entrar materiales resistentes y durables; que
deben poseer una granulometría adecuada; que debe tener limites en su capacidad de
absorción y de partículas inconvenientes; que debe ser resistente a la abrasión; que debe
tener inalterabilidad de volumen; que debe ser capaz de resistir cambio físicos o químicos
que podría originar rajaduras, hinchazón o ablandamiento del concreto, etc.
La aceptación de un agregado para ser empleado en la preparación del concreto
para una de características determinadas, deberá basarse en la información obtenida a partir
de los ensayos de laboratorio, de su registro de servicios bajo condiciones de obras
similares, o de ambas fuentes de información.
El propósito de este estudio esta orientado fundamentalmente a tomar conciencia
de la importancia del papel del agregado en el comportamiento del concreto. El ingeniero
no pude ni debe aceptar que el concreto es fundamentalmente cemento, agua y relación
agua – material cementante. Sabemos que el agregado desempeña un papel un papel
fundamental en el comportamiento y propiedades del concreto y es obligatorio conocerlo
para obtener un producto de las características deseadas.
INGENIERÍA CIVIL
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA - FACULDAD DE INGENIERÍA
OBJETIVOS
Aprender a diseñar una mezcla de prueba de concreto por el Método ACI.
Evaluación de las propiedades del concreto fresco.
Evaluación de las características mecánicas del concreto.
Interpretar adecuadamente cada parámetro para poder aplicarlo en la construcción.
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MÉTODO ACI
Este procedimiento considera nueve pasos para el proporcionamiento de mezclas
de concreto normal, incluidos el ajuste por humedad de los agregados y la corrección a las
mezclas de prueba.
1. El primer paso contempla la selección del revenimiento, cuando este no se especifica el
informe del ACI incluye una tabla en la que se recomiendan diferentes valores de
revenimiento de acuerdo con el tipo de construcción que se requiera. Los valores son
aplicables cuando se emplea el vibrado para compactar el concreto, en caso contrario
dichos valores deben ser incrementados en dos y medio centímetros.
2. La elección del tamaño máximo del agregado, segundo paso del método, debe
considerar la separación de los costados de la cimbra, el espesor de la losa y el espacio
libre entre varillas individuales o paquetes de ellas. Por consideraciones económicas es
preferible el mayor tamaño disponible, siempre y cuando se utilice una trabajabilidad
adecuada y el procedimiento de compactación permite que el concreto sea colado sin
cavidades o huecos. La cantidad de agua que se requiere para producir un determinado
revenimiento depende del tamaño máximo, de la forma y granulometría de los agregados,
la temperatura del concreto, la cantidad de aire incluido y el uso de aditivos químicos.
3. Como tercer paso, el informe presenta una tabla con los contenidos de agua
recomendables en función del revenimiento requerido y el tamaño máximo del agregado,
considerando concreto sin y con aire incluido.
4. Como cuarto paso, el ACI proporciona una tabla con los valores de la relación
agua/cemento de acuerdo con la resistencia a la compresión a los 28 días que se requiera,
por supuesto la resistencia promedio seleccionada debe exceder la resistencia especificada
con un margen suficiente para mantener dentro de los límites especificados las pruebas con
valores bajos. En una segunda tabla aparecen los valores de la relación agua/cemento para
casos de exposición severa.
5. El contenido de cemento se calcula con la cantidad de agua, determinada en el paso tres,
y la relación agua cemento, obtenida en el paso cuatro; cuando se requiera un contenido
mínimo de cemento o los requisitos de durabilidad lo especifiquen, la mezcla se deberá
basar en un criterio que conduzca a una cantidad mayor de cemento, esta parte constituye
el quinto paso del método.
6. Para el sexto paso del procedimiento el ACI maneja una tabla con el volumen del
agregado grueso por volumen unitario de concreto, los valores dependen del tamaño
máximo nominal de la grava y del módulo de finura de la arena. El volumen de agregado
se muestra en metros cúbicos con base en varillado en seco para un metro cúbico de
concreto, el volumen se convierte a peso seco del agregado grueso requerido en un metro
cúbico de concreto, multiplicándolo por el peso volumétrico de varillado en seco.
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7. Hasta el paso anterior se tienen estimados todos los componentes del concreto, excepto
el agregado fino, cuya cantidad se calcula por diferencia. Para este séptimo paso, es posible
emplear cualquiera de los dos procedimientos siguientes: por peso o por volumen absoluto.
8. El octavo paso consiste en ajustar las mezclas por humedad de los agregados, el agua
que se añade a la mezcla se debe reducir en cantidad igual a la humedad libre contribuida
por el agregado, es decir, humedad total menos absorción.
9. El último paso se refiere a los ajustes a las mezclas de prueba, en las que se debe
verificar el peso volumétrico del concreto, su contenido de aire, la trabajabilidad apropiada
mediante el revenimiento y la ausencia de segregación y sangrado, así como las
propiedades de acabado. Para correcciones por diferencias en el revenimiento, en el
contenido de aire o en el peso unitario del concreto el informe ACI 211.1-91 proporciona
una serie de recomendaciones que ajustan la mezcla de prueba hasta lograr las propiedades
especificadas en el concreto.
MEDIDA DEL SLUMP
PESO DEL CONCRETO FRESCO
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CONTENIDO DE AIRE
CARACTERISTICAS DE LOS AGREGADOS
DE LA CANTERA EL GAVILÁN
PROPIEDAD AGREGADO AGREGADO
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FINO GRUESO
PERFIL - Angular
PESO
ESPECFICO
P. E. Masa 2.530 gr/cm3 3.750 gr/cm
3
P. E. S.S.S. 1.665 gr/cm3 1.443 gr/cm
3
P. U. S. C. 1.851 gr/cm3 1.624 gr/cm
3
% Absorción 2.88 % 0.861 %
GRANULOMETRIA
Mod. de finura 2.619 7.14
Tam. Máximo - 1 ½”
T. M. Nominal - 1”
PESO
UNITARIO
P.U. Suelto - -
P.U.Compactado -
CONTENIDO DE HUMEDAD 3.030 % 1.24 %
ABRASION -
DISEÑO DE MEZCLA DE CONCRETO
METODO ACI - COMITÉ 211
ESPECIFICACIONES TECNICAS:
Concreto Sin aire incorporado
Resistencia a la compresión f’c = 185 kg/cm2
CEMENTO:
Cemento Pacasmayo Pórtland Tipo I Mejorado. A.S.T.M. C-150
Peso especifico: 3.15 g/cm3
AGUA:
Agua Potable cumple con la norma E - 060
ELEMENTO ESTRUCTURAL:
“Loza”
DISEÑO DE MEZCLA: MÉTODO ACI - COMITÉ 211
I. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
AGREGADO FINO (Kg/m3) AGREGADO GRUESO (Kg/m3)
P.E de masa 2530.000 3750.000
P.U.S.Suelto 1665.000 1443.000
P.U.S.Compactado 1851.000 1624.000
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W(%) 3.030 1.240
Absorción 2.880 0.861
Módulo de finura 2.619 7.140
T.M.N 1 "
Perfil Angular
II. AGUA
Cumple con la norna E - 60 (potable)
III. CEMENTO
Tipo I (Pacamayo mejorado) ASTM - 150
P.específico 3150
Fc´ = 185 Kg/Cm2: Resistencia a los 28 días
Elemento estructural loza
C° sin aire incorporado
SOLUCIÓN
σ = 30
Fcr' = Fcr = Fc' + 1.34σ 225.20
Fcr = Fc'+ 2.33σ-35 219.90
1. SLUMP: 3" - 4" Consistencia plástica - Trabajable
2. T.M.N 1"
3. A. de mezcla (Litros) : 193 De la tabla N° II
1.5 Aire atrapado(%)
4. Relación : (A/Mc) X = 0.5847 De la tabla N° III
Fc A/C
250.00 0.55
225.20 X
200.00 0.62
5. Mc (Kg) : 330.07 N° bolsas 7.8
Redondeado 330
6. Cantidad de agregado grueso (Kg) :
X = 0.688 De la tabla N° IV
mf V
2.800 0.670
2.619 X
2.600 0.690
AG.seco = 1117.47
Redondeado 1117
7. Cantidad de agregado fino (Método de los volúmenes absolutos) :
V.abs. De cemento (m3): 0.104784925
V.abs. De A. grueso (m3): 0.297993173
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V.abs. Agua de mezcla (m3): 0.193
V.abs. Aire atrapado (m3): 0.015
Sumatoria 0.610778098
V.abs. De A. fino (m3): 0.389221902
AF. seco(Kg) = 984.7314115
Redondeado 985
8. Corrección por humedad:
Materiales de diseño secos
Cemento (Kg): 330
Agua (Litros): 193
AF.seco(Kg): 985
AG,seco(Kg): 1117
Materiales corregidos por humedad
Cemento (Kg): 330
AF.húmedo(Kg): 986
AG.húmedo(Kg): 1122
Agua efectiva (Litros): 187
9. Proporcionamiento:
AF P u.s.s.(Kg/cm3) 1665.000 Corregidos por 1715.450
AG P u.s.s.(Kg/cm3) 1443.000 Humedad 1444.012
AF P u.s.s.(Kg/pie3) 47.147 Corregidos por 48.576
AG P u.s.s.(Kg/pie3) 40.861 Humedad 40.889
En peso: 1 2.99 3.40 0.57
En volum: 1 2.61 3.53 24.12
lts/bolsa
10. Cantidades:
2 Probetas 3 Probetas 4 Probetas
Cemento (Kg): 4.95 6.60 8.25
AF.húmedo(Kg): 14.79 19.72 24.66
AG.húmedo(Kg): 16.83 22.43 28.04
Agua efectiva (Litros): 2.81 3.75 4.68
11.Peso unitario del concreto fresco:
Molde:
Altura = 30.48 0.3048
Diámetro = 15.24 0.1524
Peso del molde: 8.265 8.22
Peso del molde + muestra: 21.335 21.34
Peso de la muestra: 13.07 13.12
Volumen del recipiente 0.005560013 0.005621863
Peso unitario del concreto fresco 2350.7 2333.75
Promedio = 2342.230
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12. Datos de laboratorio:
Agua adicional(Litros): 0.250
Slump: 7.700 3.031
Peso unitario del c° fresco: 2342.230
Contenido de aire atrapado 0.6
Aspecto de la mezcla: Sobregrasa
RESULTADOS DEL ENSAYO A COMPRESIÓN DEL DISEÑO DE MEZCLA
POR EL MÉTODO ACI - 211
PROBETA AI
Area 182.415 Altura 304.8
CARGA Carga (Kg) Deform. AREA T = P/A Eu = Et/L
N° (kg) (mm) (cm*cm) (kg/cm*cm) (mm)
P0 0 0.00 182.415 0.000 0.00000
P1 1500 0.34 182.415 8.223 0.00112
P2 3000 1.05 182.415 16.446 0.00344
P3 4500 1.75 182.415 24.669 0.00574
P4 6000 2.33 182.415 32.892 0.00764
P5 7500 2.77 182.415 41.115 0.00909
P6 9000 3.10 182.415 49.338 0.01017
P7 10500 3.35 182.415 57.561 0.01099
P8 12000 3.58 182.415 65.784 0.01175
P9 13500 3.77 182.415 74.007 0.01237
P10 15000 3.97 182.415 82.230 0.01302
P11 16500 4.10 182.415 90.453 0.01345
P12 18000 4.23 182.415 98.676 0.01388
P13 19500 4.36 182.415 106.899 0.01430
P14 21000 4.47 182.415 115.122 0.01467
INGENIERÍA CIVIL
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P15 22500 4.55 182.415 123.345 0.01493
P16 24000 4.65 182.415 131.568 0.01526
P17 25500 4.73 182.415 139.791 0.01552
P18 27000 4.80 182.415 148.014 0.01575
P19 28500 4.89 182.415 156.237 0.01604
P20 30000 4.97 182.415 164.460 0.01631
P21 31500 5.06 182.415 172.683 0.01660
Protura 32500 5.23 182.415 178.165 0.01716
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GRÁFICO DE ESFUEZO VS DEFORMACIÓN
UNITARIA
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
200.000
0.00000 0.00500 0.01000 0.01500 0.02000
DEFORMACIÓN UNITARIA
ESFU
ERZO
(Kg/
cm2)
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PROBETA AII
Area 182.415 Altura 304.8
CARGA Carga (Kg) Deform. AREA T = P/A Eu = Et/L
N° (kg) (mm) (cm*cm) (kg/cm*cm) (mm)
P0 0 0.00 182.415 0.000 0.00000
P1 1500 0.34 182.415 8.223 0.00112
P2 3000 1.05 182.415 16.446 0.00344
P3 4500 1.75 182.415 24.669 0.00574
P4 6000 2.33 182.415 32.892 0.00764
P5 7500 2.77 182.415 41.115 0.00909
P6 9000 3.10 182.415 49.338 0.01017
P7 10500 3.35 182.415 57.561 0.01099
P8 12000 3.58 182.415 65.784 0.01175
P9 13500 3.77 182.415 74.007 0.01237
P10 15000 3.97 182.415 82.230 0.01302
P11 16500 4.10 182.415 90.453 0.01345
P12 18000 4.23 182.415 98.676 0.01388
P13 19500 4.36 182.415 106.899 0.01430
P14 21000 4.47 182.415 115.122 0.01467
P15 22500 4.55 182.415 123.345 0.01493
P16 24000 4.65 182.415 131.568 0.01526
P17 25500 4.73 182.415 139.791 0.01552
P18 27000 4.80 182.415 148.014 0.01575
P19 28500 4.89 182.415 156.237 0.01604
P20 30000 4.97 182.415 164.460 0.01631
P21 31500 5.06 182.415 172.683 0.01660
Protura 32000 5.23 182.415 178.165 0.01716
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GRÁFICO DE ESFUEZO VS DEFORMACIÓN UNITARIA
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
140.000
160.000
180.000
200.000
0.00000 0.00500 0.01000 0.01500 0.02000
DEFORMACIÓN UNITARIA
ES
FU
ER
ZO
(K
g/c
m2)
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III. ENSAYO DE LABORATORIO PARA RESISTENCIA A LA COMPRESION
Después de desmoldar la muestra de diseño y tenerlo 7 días de curado en agua se
ensayaron dos especimenes de concreto, cuyos resultados fueron los siguientes:
Calculo de la resistencia después del ensayo:
La carga promedio es: 32500 + 32000 = 32250 Kg
2
Para lo cual el esfuerzo es:
32250.000 = 176.79 Kg/cm2
182.415
Traducción del esfuerzo a los 28 dias
f’C 7 = 176.79 75 %
f’C 28 = X 100 %
75
10079.17628'
XCf = 236 Kg/cm
2
236 =1.28 ………….. El factor de seguridad es de 1.28
185
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La resistencia de la mezcla de concreto diseñada dio una resistencia a los 7 días de 1
176.79 kg/cm2, lo cual significara una resistencia de 236 kg/cm
2 a los 28 días.
El diseño de mezcla por el método ACI en comparación con los otros métodos varía
en la proporción de los agregados.
Para obtener la cantidad de agregado fino es preferible hacerlo por el método de
volúmenes que por el método de pesos (tabla V)
Para la determinación del slump se recomienda que se debe pisar bien el cono
metálico, para que la mezcla este bien compactada y el slump salda adecuadamente.
Los especimenes deben estar bien nivelados en ambos lados del espécimen, caso
contrario al llevar a cabo el ensayo de compresión van ha fallar por desnivel.
El peso unitario del concreto fresco es: 2342.230. kg / m3
El aire atrapado del concreto que fue calculado con la utilización del autoclave es de
6% por lo cual se debe de realizar el ajuste respectivo.
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