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MATERIALES DE INGENIERÍA
CÓDIGO : 300IGCO10
PRE – REQUISITOS: QUÍMICA
CRÉDITOS : 3
HORAS POR SEMANA : 6
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Resistencia Mecánica del Concreto
RESISTENCIA DEL CONCRETO
P
Factores que influyen en la manejabilidad
Resistencia de la pasta
Resistencia de la interfase
agregado-pasta
P
Resistencia de los
agregados
Resistencia Mecánica del Concreto
ITZ
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Módulo de elasticidad del concreto
y sus componentes
Componente
Modulo de
elasticidad E (GPa)
Agregado
70-140
Pasta de cemento
7-28
Concreto
14-42
Strain 10-6
Resistencia a la Compresión del concreto y sus componentes
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Factores que influyen en la
resistencia del concreto
Cemento
Agua
Relación aproximada entre resistencia a
compresión
y relación agua-material cementante
para el
concreto con agregado grueso de
tamaño máximo nominal
de 19 mm a 25 mm (3⁄4 a 1 pulg.)
Agua/Cemento
Contenido de Aire
Agregados
Resistencia (kg/cm2)
•
•
•
Granulometría
Forma, Textura y Tamaño Máximo
Resistencia y Rigidez
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Fabricación
Edad
Fraguado (tiempo y temp).
Curado
Sistema de Colocación y Compact.
Resistencia del concreto en relación a los 28 días (%)
Cemento
(Tipo I)
1d
3d
7d
14 d
28 d
56 d
90 d
Argos
9-14
35-47
60-67
80-84
100
116-120
128-134
Caribe
17-32
44-55
65-72
83-86
100
114-117
124-129
Valle
6-9
33-39
59-62
79-81
100
119-121
132-135
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Fabricación
Edad
Fraguado (tiempo y temp).
Curado
Sistema de Colocación y Compact.
OBTENCIÓN DE LA RESISTENCIA
A COMPRESIÓN DEL CONCRETO
P
Resistencia a la compresión del Concreto (ASTM C39/C39M-14)
MEDIDA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Patrones de Falla del Ensayo de Resistencia a la Compresión
(ASTM C39/C39M-14)
MEDIDA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
P
Resistencia a la Compresión del Concreto (BS 1881)
MEDIDA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
P
BS 1881
P
ASTM C39
Relación entre la resistencia a la compresión del concreto
medida en cubos y cilindros
MEDIDA DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
Deformación Elástica
La relación esfuerzo-deformación a compresión del concreto es de fundamental
importancia para entender el comportamiento mecánico de este material. En la figura
se muestran curvas esfuerzo-deformación para diferentes concretos a velocidades
normales de ensayo y a los 28 días de edad.
Porción elástica relativamente recta:
en esta fase el esfuerzo y la
deformación son casi exactamente
proporcionales
Fase intermedia: fase en la que hay
un aumento de la curva hacia la
horizontal, hasta alcanzar un punto
máximo de esfuerzo (f’c) para una
deformación de 0,2% aprox.
Fase final: fase en la cual la
deformación continua aumentando
al tiempo que la capacidad de carga
continua disminuyendo
Concretos de menor resistencia son mas deformables
antes de su falla que los de mayor resistencia
RESISTENCIA DEL CONCRETO
σ = P/A
Esfuerzo máximo (f’c)
Fractura
Esfuerzo último (0,85f’c)
Esfuerzo de diseño
(0,4 a 0,5 f’c)
P
Módulo secante (Es)
Módulo tangente
en el origen (Eo)
Deformación
unit. max.
ε = ΔL/Lo
Deformación unit. ult.
Resistencia a la Compresión del Concreto Convencional en
condiciones estándares de ensayo
ASTM C39
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Módulo de elasticidad del concreto
En la práctica del diseño estructural se emplea el valor del módulo secante de
elasticidad y se le denomina simplemente “Ec”. Se han propuesto numerosas
ecuaciones para determinar su valor . A continuación se muestran las más
importantes:
𝐸𝑐 = 0,034 𝑊𝑐 1,5 𝑓 ′ 𝑐
NSR-2010
Ec = módulo de elasticidad del concreto (MPa)
Wc = Peso unitario del concreto (kg/m3). Rango de validez: 1450 < Wc (kg/m3)< 2450
f‘c= Resistencia del concreto (MPa)
Para concretos de pesos unitarios convencionales:
𝐸𝑐 = 5500 𝑓 ′ 𝑐
Rocas ígneas
𝐸𝑐 = 4700 𝑓 ′ 𝑐
Rocas metamórficas
El valor medio de toda la información experimental nacional:
𝐸𝑐 = 3600 𝑓 ′ 𝑐
Rocas sedimentarias
𝐸𝑐 = 3900 𝑓 ′ 𝑐
Experimental
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Coeficiente de Poisson del Concreto
El coeficiente de Poisson (ν) es una constante elástica que proporciona una medida
del ensanchamiento o estrechamiento de la sección de un prisma de material elástico
lineal e isótropo cuando se comprime/estira longitudinalmente. El nombre de dicho
coeficiente se le dio en honor al físico francés Simeon Poisson.
ν = - εε𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠
𝑙𝑜𝑛𝑔
Simeon Poisson
(FR, 1781-1840)
Para esfuerzos inferiores a aproximadamente 0,7f’c la relación de Poisson del
concreto está comprendida entre 0,15 y 0,20, siendo 0,17 su valor más utilizado. La
información existente sobre la variación es muy pobre.
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Resistencia a la Compresión del Concreto Convencional a
diferentes velocidades de carga
RESISTENCIA DEL CONCRETO
ASTM C-78
ASTM C-293
Resistencia a la Flexión del Concreto (ASTM C-78 y C293)
RESISTENCIA DEL CONCRETO
El esfuerzo máximo de flexión del
concreto se denomina módulo de rotura
(MR, kg/cm2) y se calcula como sigue:
a) Si falla tercio medio:
MR = (P × L) / (b × d2)
b) Si falla fuera del tercio medio pero
distante 5% de luz libre:
MR = (3 × P × a) / (b × d2)
Resistencia a la Flexión del Concreto (ASTM C-78)
RESISTENCIA DEL CONCRETO
El esfuerzo máximo de flexión del
concreto MR (kg/cm2) se calcula como :
MR = (3 × P × L) / (2 × b × d2)
Resistencia a la Flexión del Concreto (ASTM C-293)
RESISTENCIA DEL CONCRETO
La resistencia a la tracción indirecta
(kg/cm2) se calcula como :
T = (2 × P) / (𝜋 × L × d)
Es 15% más alta que la determinada por
ensayos a tracción directa
Resistencia a la Tracción del Concreto (ASTM C-293)
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Relación entre las propiedades mecánicas – MR Vs. others
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Estimación de la resistencia del concreto a los 28 días
en función de la resistencia a los 7 días
Cemento
R28 = C + K×R7
C y K son función del
tipo de cemento
C
K
Argos
36,34
1,36
Boyacá
39,70
1,40
Cairo
32,49
1,31
Caldas
26,51
1,43
Caribe
31,48
1,29
Diamante (B/Manga)
-15,75
1,59
Diamante (Cúcuta)
17,83
1,38
Diamante (Tolima)
45,28
1,35
6,03
1,50
Paz del Río
59,38
1,28
Samper (Sta. Rosa)
10,35
1,44
Samper (Siberia)
41,23
1,34
Valle
29,22
1,50
Nare
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Estimación de la resistencia del concreto a los 28 días
(Métodos Acelerados – ASTM C-684)
Método del agua hirviendo
Se preparan cilindros y se almacenan
a 20ºC y protegidos de pérdida de
agua (moldes) durante 23h. Después,
se sumergen en agua hirviendo sin
sacarlos de los moldes.
Luego, se dejan las muestras aprox.
3.5 h en el agua y se ensayan a
compresión después de 1 h en reposo
fuera del agua. Estos resultados se
correlacionan con los valores de
resistencia a los 7 o 28 días (Mín. 10
puntos).
Y = Resistencia proyectada a los 7 o 28 días (Kg/cm2)
A = Pendiente de la recta de regresión. A = f (tipo concreto
e ingredientes)
X = Resistencia acelerada (Kg/cm2)
B = Intersección de la línea con el eje . B = f (tipo concreto
e ingredientes)
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Estimación de la resistencia del concreto mediante la madurez
Se define como la sumatoria del producto
del tiempo y la temperatura, a partir de
una temperatura de referencia y se
expresa como sigue:
M=
𝑡
0
𝑇 − 𝑇𝑜 𝑑𝑡
M = madurez del concreto al tiempo t
T = temperatura del concreto al tiempo t
To = temperatura de referencia.
Temperatura cuando la resistencia del
concreto permanece constante en el
tiempo (-10ºC).
dt = incremento del tiempo
RESISTENCIA DEL CONCRETO
Estimación de la resistencia del concreto mediante la madurez
Se define como la sumatoria del
producto del tiempo y la temperatura, a
partir de una temperatura de
referencia y se expresa como sigue:
Temperatura
M = 𝑇 + 10 𝑡
Tiempo
R = 𝐴 + 𝐵 log M
R = resistencia a la compresión del
concreto.
A y B son constantes de regresión y son
función de la relación agua/cemento.
M = Madurez del concreto
RESISTENCIA DEL CONCRETO
MATERIALES DE INGENIERÍA
CÓDIGO : 300IGCO10
PRE – REQUISITOS: QUÍMICA
CRÉDITOS : 3
HORAS POR SEMANA : 6