Materiales y Ensayos. Escuela Ingeniería Civil UCAB Semestre Marzo-Julio 2016 Semana 2. Ing. Miguel Angel Alvarez V.

Transcripción

1 Materiales y Ensayos Escuela Ingeniería Civil UCAB Semestre Marzo-Julio 2016 Semana 2 Ing. Miguel Angel Alvarez V.

2 Normas COVENIN Materiales de Construcción. Terminología y Definiciones. Norma COVENIN 221:2001 Objetivo: establece terminología y definiciones distintos materiales de construcción Agregado: es el material pétreo, natural o artificialmente dividido en trozos o partículas resistentes de forma y tamaño estable, cuya función específica es actuar como material inerte en morteros y hormigones (concreto) Agregado grueso, agregado fino, arena, grava (canto rodado) Cal: es el material calcinado (proveniente de calizas y dolomías) cuya mayor parte es oxido de calcio (CaO), capaz de reaccionar con el agua (se hidrata o apaga), pudiendo contener oxido de magnesio y cantidades apropiadas de compuestos silicos aluminosos Cal viva, cal hidratada (apagada), cal aérea, cal hidráulica, cal compuesta

3 Normas COVENIN Materiales de Construcción. Terminología y Definiciones. Norma COVENIN 221:2001 Aditivo: material que se añade al crudo, al clinker o al cemento, durante la fabricación del mismo o bien al mortero o concreto durante el amasado con objeto de modificar algunas de sus propiedades Aditivo para concreto, acelerador, densificador, hidrófugo, incorporador de aire, retardador, plastificante, expansivo Términos asociados al concreto Aglomerante, asentamiento, calor de hidratación, cambio intrínseco de volumen, capa de terminado (capping), hormigonado, compactación, condición de saturado y superficie seca, consistencia, contenido de aire, aire incorporado, aire atrapado, curado, dosificación, durabilidad, eflorescencia, endurecimiento, exudación, fraguado, concreto fresco, contenido de humedad, lechada de cemento, pasta de cemento, molde, mezcla, porosidad, relación agua-cemento, rendimiento volumétrico, segregación, acabado (terminado), trabajabilidad, tiempo de fraguado

4 Normas COVENIN Materiales de Construcción. Terminología y Definiciones. Norma COVENIN 221:2001 Yeso: es el material finamente molido obtenido por deshidratación parcial, mediante adecuada cocción de la piedra de yeso natural, de modo que en su forma más pura esté constituida esencialmente por sulfato de calcio semi-hidratado (CaSO 4. ½ H 2 O) Mortero: es la mezcla constituida por aglomerantes, agregados predominantemente finos y agua Mortero aéreo, mortero hidráulico, agua para morteros, concreto, concreto armado, concreto liviano, concreto celular, concreto de cascote, concreto centrifugado, concreto ciclópeo, concreto premezclado, concreto pre esforzado

5 Normas COVENIN Materiales de Construcción. Terminología y Definiciones. Norma COVENIN 221:2001 Tipos de agregados? Fino y grueso Como determino a que grupo pertenecen? Fino: es el que pasa como mínimo el 95% por el cedazo COVENIN 4,76mm (#4) y queda retenido en el cedazo #200 Grueso: es el que queda retenido como mínimo 95% en el cedazo #4 Que es un aglomerante? Es el material capaz de unir partículas de material inerte por efectos físicos y/o transformaciones químicas Ejemplo: Cemento, Cal, Yeso Que es un mortero? Mezcla constituida por aglomerantes, agregados predominantemente finos y agua

6 Normas COVENIN Cemento Portland. Especificaciones. Norma COVENIN 28:93 Objetivo: requisitos mínimos que debe cumplir el cemento portland para ser usado en construcciones en general Cemento Portland: producto obtenido por pulverización de Clinker Portland, el cual consiste esencialmente en silicatos de calcio hidráulico con la adición de agua y sulfato de calcio (CaSO 4 ) Clasificación Tipo I: Uso general Tipo II: Resistente a los sulfatos y bajo calor de hidratación Tipo III: Altas resistencias iniciales Tipo IV: Muy bajo calor de hidratación Tipo V: Muy alta resistencia a los sulfatos Requisitos químicos y físicos Inspección y Recepción Criterios de aceptación y rechazo Marcación, rotulación y embalaje

7 Normas COVENIN Cemento Portland Tipo I. Especificaciones técnicas Fuente: Venceremos

8 Normas COVENIN Cemento Portland Tipo I. Especificaciones técnicas Fuente: Venceremos

9 Normas COVENIN Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzo estructural. Norma COVENIN 316:2000 Objeto: establecer los requisitos que deben cumplir las barras y rollos de acero al carbono y/o de baja aleación, laminados en caliente con o sin termotratado, soldables o no a temperatura ambiente, con resaltes, para ser utilizados como refuerzo estructural en aplicaciones tales como: concreto armado y mampostería estructural Definiciones Análisis de colada, análisis de comprobación, área de la sección transversal, barras con resaltes, colada, diámetro nominal, limite elástico, lote, nervadura, núcleo, resaltes Clasificación Aceros al carbono NO soldables a temperatura ambiente (S) Aceros al carbono soldables a temperatura ambiente (W)

10 Normas COVENIN Barras y rollos de acero con resaltes para uso como refuerzo estructural. Norma COVENIN 316:2000 Designación: tablas en pulgadas y en milímetros Fabricación Materia prima, manufactura Requisitos Composición química, propiedades mecánicas (tracción, doblado), diámetro y área, peso lineal, longitudes normales, resaltes y nervaduras Ensayos Peso lineal, longitud, resaltes y nervaduras Muestreo Marcación, rotulación y embalaje Certificación

11 Unidades Unidad de Masa: 1 Kg Peso Es una fuerza (F = m.a) 1 Kgf = 9,81 N ~ 10 N 1 N = 1 Kg.m/s 2 Unidades de resistencia 1 Pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m 2 1 Pa = 1 Kg/m.s 2 1 MPa = Pa 1 MPa = 1 N/mm 2 1 MPa = 10,197 Kgf/cm 2 1 PSI = 1 libra/pulgada 2

12 Ensayos Agregados Peso Unitario Suelto Se determina llenando un recipiente de volumen conocido y estable, con el agregado, dejándolo caer libremente desde cierta altura. Se pesa y se establece la relación Peso/Volumen (Norma COVENIN 263 y ASTM C29) Permite convertir pesos en volúmenes y viceversa Peso Unitario Compacto Se realiza mediante un proceso parecido al anterior, pero compactando el material dentro del molde con una barra compactadora Barra recta de acero de 16mm (5/8 ) de diámetro, de aprox. 60 cm de largo y punta semiesférica Se usa en algunos métodos de diseño de mezcla, como es el caso del ACI (American Concrete Institute)

13 Ensayos Agregados Agregados Compuestos por minerales y espacios o poros que pueden estar vacíos, parcialmente saturados o llenos de agua según la permeabilidad interna Tomado de Mamlouk, Michael y Zaniewsky, John. Materiales para Ingeniería Civil

14 Ensayos Agregados Peso Específico (Densidad) Es el peso del volumen absoluto de la materia solida del agregado, sin incluir huecos entre granos (COVENIN 268 y 269) Agregado fino. Determinación de la densidad y la absorción (COVENIN 268) Agregado grueso. Determinación de la densidad y la absorción (COVENIN 269) Una muestra de agregado se sumerge en agua durante (24 ± 4) horas para saturar los poros Se remueve el agua y se seca en un recipiente adecuado, se determina su masa por primera vez (Peso SSS) Posteriormente la muestra se sumerge en agua y se determina su masa por segunda vez (Peso húmedo) Finalmente, se seca al horno y se determina su masa una tercera vez (Peso seco)

15 Ensayos Agregados Peso específico (Densidad) Densidad aparente: (Peso seco / Volumen total partículas) Densidad aparente SSS: (Peso SSS / Volumen total partículas) Densidad nominal (aparente): (Peso seco / Volumen no accesible al agua) Absorción: se define como la humedad contenida en la condición SSS, expresado como un porcentaje de la masa seca [(Peso SSS Peso seco) / Peso seco] x 100 Humedad: es el contenido total de agua contenido en la muestra húmeda, expresado como porcentaje en peso [(Peso húmedo Peso seco) / Peso seco] x 100 Humedad libre: se define como el diferencial entre la Humedad total y la Absorción expresado en porcentaje Humedad - Absorción

16 Ensayos Agregados Valores usuales de las relaciones peso/volumen de los Agregados no Livianos Propiedad Gruesos Arena Peso unitario suelto (kgf/litro) 1,4 a 1,5 1,5 a 1,6 Peso unitario compacto (kgf/litro) 1,5 a 1,7 1,6 a 1,9 Densidad (peso específico) 2,5 a 2,7 2,5 a 2,7 Tomado de Manual del Concreto Estructural. Porrero, Grases, Ramos, Velazco

17 Ensayos Agregados Resistencia a la Abrasión La capacidad para resistir el efecto de las cargas está relacionada con la dureza de las partículas del agregado y se describe mediante la tenacidad o resistencia a la abrasión El ensayo de Los Ángeles evalúa esta resistencia Se coloca una muestra de agregados mezclada con una distribución de tamaño fijo Se coloca en un gran tambor de acero con bolas de acero y se hace girar normalmente durante 500 revoluciones Se extrae el material de la maquina y se pasa a través de un tamiz que retiene todo el material original El porcentaje de perdida de peso será el número de abrasión L.A.

18 Ensayo de Compresión Probetas Concreto Propósito: Determinar resistencia a la compresión Proporciona Información sobre la resistencia a la compresión del concreto, parámetro universalmente utilizado como medida de calidad del concreto Equipo Maquina de carga con dos bloques separados de acero endurecido Probetas de ensayo Informe Diámetro: 6 Altura: 12 Numero de identificación de la probeta, edad de la probeta Diámetro, área de la sección transversal Carga máxima, Resistencia compresión, tipo de fractura

19 Ensayo de Compresión Concreto

20 Ensayo de Compresión Variaciones de Resistencia del Concreto por efecto de la velocidad de la carga aplicada f c = 210 kg/cm 2 Carga lenta es 85% de la resistencia a carga estándar rápida

21 Ensayo de Compresión Modulo de elasticidad del Concreto Norma COVENIN 1753 (Artículo 8.3) autoriza el uso de las dos expresiones siguientes: Ec = 0,137 (W) 1,5 Fc Valida para valores de W entre 1440 y 2500 kgf/m 3 Ec = Fc Concreto no tiene un comportamiento elástico lineal

22 Ensayo de Compresión Tipos de Fractura Cilindros de Concreto

23 Ensayo de Tracción Propósito: Determinar relación esfuerzo-deformación Determinar resistencia de fluencia Determinar resistencia a la tracción Determinar elongación y la disminución del área de la sección transversal Determinar el modulo de elasticidad Determinar la resistencia a la fractura Proporciona Información sobre la resistencia y ductilidad de los metales sometidos a un esfuerzo de tracción uniaxial Equipo Maquina de pruebas con abrazaderas moviles Extensómetro, calibrador o vernier, probetas

24 Ensayo de Tracción Acero de Refuerzo

25 Ensayo de Tracción Acero de Refuerzo Detalle parte de las mordazas de sujeción Maquina de ensayos

26 Ensayo de Tracción Grafico Esfuerzo-Deformación del Acero Detalle de la muestra en diferentes etapas del ensayo

27 Ensayo de Tracción Zonas elástica y plástica

28 Ensayo de Tracción Material elastoplástico a) Limite de proporcionalidad b) Límite elástico (0,002 ε) c) Fluencia (sup, inf) d) Esfuerzo máximo e) Esfuerzo de rotura

29 Ensayo de Tracción Detalle límite elástico en diferentes aceros

30 Ensayo de Tracción Como influye el contenido de carbono en un acero

31 Ensayo de Tracción Proceso de carga y descarga de un material en ensayo tracción