UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TESIS
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO
DE ULTRASONIDO.”
Presentado por:
Br. Dainer Rafael Siancas Távara
Asesor:
Mg. Ing. Rosario Chumacero Córdova
TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE: INGENIERO CIVIL
Línea de investigación:
Ingeniería Civil, Arquitectura y Urbanismo
PIURA, PERÚ 2020
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
CIVIL
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE ULTRASONIDO.”
PROYECTO DE TESIS
Ing. Rosario Chumacero Córdova ASESOR.
Bach. Dainer Rafael Siancas Távara
EJECUTOR DE TESIS
Formato N°7:
DECLARACION JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS Yo: Dainer Rafael Siancas Távara identificado con CU/DNI N° 48438685, Bachiller de Escuela Profesional de Ingeniería Civil, de la Facultad de Ingeniería Civil y domiciliado en la transv. El condor Asent. H. Nuevo Porvenir Etapa 1 MZ 5 LT.78 Provincia de Sullana, Distrito de Bellavista, Departamento de Piura Celular: 973255016 Email: [email protected]
DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita, no siendo copia parcial ni total de una tesis desarrollada y/o realizada en el Perú o en el extranjero, en caso contrario de resultar falsa la información que proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido en el Art N° 411, del código Penal concordante con el Art 32°de la Ley N° 27444, y Ley del
Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección a los derechos de Autor.
En fe de lo cual firmo la presente
Piura, 18 de marzo del 2021
D.N.I N° 48438685
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE,
USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE
ULTRASONIDO.”
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON
3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA
DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE ULTRASONIDO.”
DEDICATORIA:
El siguiente proyecto está dedicado tesis a Dios y a mis padres.
A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza para continuar, por haberme regalado el don de la vida, por ser mi fortaleza en mis momentos de debilidad y por brindarme una vida llena de mucho aprendizaje, experiencia, felicidad y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formación profesional.
A mis Padres, pilares fundamentales en mi vida, sin ellos, jamás hubiese podido conseguir mis logros ya que sin ellos no seriamos lo que somos y no llegaríamos hasta donde hemos llegado, es por eso y más que se merecen de unas bonitas palabras de dedicación y admiración y respeto por su tenacidad y lucha insaciable, han hecho de uno el gran ejemplo a seguir y destacar en la vida.
AGRADECIMIENTOS:
Doy gracias a Dios creador del universo, por iluminar mi camino, también a la Universidad Nacional de Piura.
Doy Gracias a mi Madre y Padre por permitirme crecer y motivar a seguir adelante, a los catedráticos que participaron en mi formación profesional los cuales impartieron sus conocimientos, a mi asesor de tesis por su apoyo en el desarrollo de esta tesis.
Tabla de contenido
RESUMEN ... 1
ABSTRACT ... 2
INTRODUCCIÓN ... 3
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA ... 4
1.1 Descripción de la realidad problemática ... 4
1.1.1 Formulación del problema ... 4
1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ... 5
1.3 OBJETIVOS ... 5
1.3.1 Objetivo general ... 5
1.3.2 Objetivos específicos ... 6
1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 6
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO... 6
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ... 6
2.1.1 Antecedentes Internacionales ... 6
2.1.2 Antecedentes Nacionales ... 10
2.1.3 Antecedentes locales ... ¡Error! Marcador no definido. 2.2 BASES TEÓRICAS ...16
2.2.1 Concreto ... 16
2.2.2 Componentes del concreto... 16
2.2.3 Propiedades del concreto endurecido ... 18
2.2.4 Extracción de especímenes de concreto por diamantina ...22
2.2.5 Ensayo de esclerometría o prueba del martillo de rebote ... 28
2.2.6 Ensayo del equipo ultrasónico en el concreto ... 33
2.2.7 Detector de barras en el concreto ... 39
2.2.8 Correlación lineal de Pearson… ... 41.
2.3 GLOSARIO DE TERMINOS BASICOS ... 44
2.4 MARCO REFERENCIAL ... 45
2.5 HIPOTESIS ... 46
2.5.1 DEFINICIÓN Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ... 46
CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ... 46
3.1 Enfoque y diseño ... 46
3.2 Sujetos de la investigación… ... 47
3.2.1 Población y Muestra ... 47
3.2.2 Elemento estructural ensayado ... 47
3.3 Métodos y procedimientos ... 50
3.3.1 Nivel de la investigación… ... 50
3.4 Técnicas e instrumentos ... 51
3.4.1 Instrumentos de recolección de datos ... 51
3.5 Aspectos éticos ... 52
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSION ... 53
4.1 Resultados ... 53
4.1.1 Resultados de ensayo de la diamantina… ... 53
4.1.2 Resultados de ensayo del esclerómetro ... 54
4.1.3 Resultados de ensayo del ultrasonido ... 55
4.1.4 Resultado mediante el coeficiente de correlación y gráfico de dispersión.57 4.1.5 Consolidación de resultados ... 59
4.1.6 Interpretación de los resultados ... 61
4.2 Discusion… ... 62
4.3 Conclusiones. ... 62
4.4 Recomendaciones... 63
CAPITULO V:REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ... 64
ANEXOS ... 68
INDICE DE TABLAS Tabla 2.1. Factores de correlación ... 26
Tabla 3.1: De ensayos de resistencia a la compresión ... 48
Tabla 4.1. Ensayo destructivo de la diamantina – para f’c = 210 kg/cm2… ... 53
Tabla 4.2. Ensayo no destructivo del esclerómetro – para f’c = 210 kg/cm2 ...54
Tabla 4.3. Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2. ... 55
Tabla 4.4 Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2. ... 56
Tabla 4.5. Coeficiente de Correlación… ... 57
Tabla 4.6. Resistencia a la compresión… ... 59
Tabla 5.1. Matriz básica de consistencia ... 68
Tabla 5.2. Matriz básica de consistencia ... 69
Tabla 5.3. Matriz básica de consistencia ... 70
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Ensayo de resistencia a la compresión…... 22
Figura 2.2: extracción de núcleo con diamantina ... 27
Figura 2.3: extracción de núcleo con diamantina ... 27
Figura 2.4: Corte longitudinal del esclerómetro ... 32
Figura 2.5: Piedra abrasiva ... 32
Figura 2.6: Técnicas de medición para aplicar el ensayo de ultrasonido ... 37
Figura 2.7: Técnica de medición directa en una columna de concreto ... 38
Figura 2.8: Detector de barras ... 40
Figura 2.9: Detector de barras ... 40
Figura 2.10: Detector de barras ... 40
Figura 2.11: Cálculo del coeficiente de correlación de Pearson ... 43
Figura 3.1: Ensayo con diamantina ... 48
Figura 3.2: Equipo del esclerómetro ... 49
Figura 3.3: Ensayo con ultrasonido ... 49
Figura 4.1: Calculo de coeficiente de correlación ... 57
Figura 4.2: Calculo de coeficiente de correlación ... 58
Figura 4.3: Coeficiente de Correlación ... 60
Figura 5.1: Ensayo con esclerometría ... 71
Figura 5.2: Ensayo con diamantina ... 72
Figura 5.3: Ensayo con ultrasonido ... 73
Figura 5.4: Ensayo con ultrasonido ... 74
Figura 5.6: Detector de barras ... 75
Figura 5.7: Detector de barras ... 75
INDICE DE GRAFICOS Gráfico 2.6: cálculo de resistencia de esclerometría ... 33
Gráfico 2.12: Varios tipos diagrama de dispersión ... 42
Gráfico 4.1: Grafico de dispersión ... 58
RESUMEN:
La presente tesis titulada “DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL
CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE ULTRASONIDO 2020.” Tiene por finalidad realizar un diagnóstico aplicando 2 métodos de ensayos no destructivos y un ensayo destructivo como son: uso del esclerómetro, equipo ultrasonido y extracción de especímenes de concreto con diamantina. Para la aplicación de los ensayos se utilizará normas internacionales y nacionales según el siguiente detalle: ASTM C805, UNE-EN-12504-2 y NORMA ASTM C - 805 Y NTP 339.181, las que norman el uso del esclerómetro, ASTM C597 – Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete que consigna la
metodología y exigencias para aplicar el método del pulso ultrasónico y ASTM C42 M para el ensayo de diamantina.
En la presente tesis se plantea resolver la necesidad de saber la resistencia a la compresión del concreto de la infraestructura. Los ensayos serán aplicados a la infraestructura de los mismos elementos estructurales, lo que permitirá establecer si existe una correlación en los datos obtenidos, y al ser analizados permitirá determinar la calidad del concreto en función a uno de sus parámetros mecánicos más representativos, como es la resistencia a la compresión del concreto.
Palabras Clave: Ensayos, Resistencia a la compresión, especímenes de concreto.
ABSTRACT:
This thesis entitled “DETERMINATION OF THE RESISTANCE OF THE CONCRETE OF PAVILION 3A - OF THE I.E 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USING DIAMANTINE, THE SCLEROMETER AND THE 2020 ULTRASOUND
EQUIPMENT. " Its purpose is to make a diagnosis by applying 2 methods of non- destructive tests and a destructive test such as: use of the sclerometer, ultrasound equipment and extraction of concrete specimens with diamond. For the application of the tests, international and national standards will be used according to the following detail: ASTM C805, UNE-EN-12504-2 and STANDARD ASTM C - 805 AND NTP 339.181, which regulate the use of the sclerometer, ASTM C597 - Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete that sets out the methodology and requirements to apply the ultrasonic pulse method and ASTM C42 M for the diamond test.
In this thesis it is proposed to solve the need to know the compressive strength of the infrastructure concrete. The tests will be applied to the infrastructure of the same structural elements, which will allow to establish if there is a correlation in the data obtained, and when analyzed it will allow to determine the quality of the concrete based on one of its most representative mechanical parameters, as is the compressive strength of concrete.
Keywords: Tests, Compressive strength, concrete specimens.
INTRODUCCIÓN
Se han identificado diversos motivos por los cuales falla una estructura, sea antigua o reciente, siendo en su mayoría errores de proyecto, problemas con el material y/o procesos constructivos. Siendo así que, para estructuras elaboradas con concreto, pueden producirse fallas ocasionadas por problemas con los materiales que componen el mismo. Por lo que, para determinar su calidad de los componentes, se suelen utilizar ensayos que pueden ser de tipo destructivo o no destructivos.
Entre los ensayos destructivos y no destructivos, la literatura existente pone en evidencia que estos últimos constituyen una herramienta útil para establecer un análisis previo de la determinación de la calidad del concreto endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los primeros.
Un ensayo destructivo es la extracción de núcleos de concreto, el cual se lleva a cabo cuando la edificación ha presentado problemas de fisuras o grietas, o existen dudas sobre la resistencia del concreto.
Los ensayos no destructivos, por otro lado, permiten establecer parámetros de control sin destruir ni dañar el concreto. El dispositivo conocido como esclerómetro, permite determinar la homogeneidad de un elemento de concreto a partir del número de rebotes del esclerómetro en la infraestructura del pabellón 3 A. En el caso del equipo de ultrasonido, su aplicación es para la determinación del módulo de elasticidad dinámico en zonas altas de sismicidad y para diagnosticar el estado del concreto utilizado.
Estos tres ensayos son frecuentemente utilizados en nuestro medio, por lo que reviste gran importancia establecer si existe una correlación en los resultados de estos ensayos al ser aplicados al concreto de la infraestructura que ha estado expuesta a condiciones normales de exposición como es el caso de la Institución Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre de la provincia de Sullana – Piura, específicamente el Pabellón 3A.
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA
La Institución Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, se compone de pabellones cuyas estructuras fueron construidas en el año 1999 y otras de menor antigüedad en el año 2010. De estas edificaciones el pabellón 3A presenta por inspección ocular posibles problemas en la infraestructura, lo que podría implicar problemas estructurales ante un evento sísmico, situación sumamente delicada por tratarse de una edificación que alberga una gran comunidad estudiantil compuesta por alumnos, personal administrativo y docentes.
Por otro lado, en este pabellón 3A se le realizó una rehabilitación en el año 2009, pues ya en ese entonces se evidenciaba un estado de deterioro en el concreto (grietas y fisuras) que ponía en riesgo el comportamiento estructural de la edificación, situación que se agrava por la antigüedad de la edificación.
Por lo expuesto, es necesario garantizar las condiciones estructurales adecuadas que permitan contar con una estructura segura y al tratarse de una edificación de concreto armado, si se logra establecer, por análisis comparativo de 03 métodos usados para hallar la determinación de la resistencia de concreto, ya que en la infraestructura del pabellón 3A ya no mantiene sus propiedades, permitirá efectuar las recomendaciones correspondientes. Por otro lado, esta determinación de resistencia comparativa en el concreto del mismo elemento permitirá establecer si existe una correlación en el resultado de los tres ensayos realizados en el concreto de edificaciones expuestas a condiciones de servicio.
Formulación del problema
El enunciado del problema es el siguiente:
¿De qué manera se puede realizar la “Determinación de la Resistencia del Concreto del Pabellón 3A - de la I.E. 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, Usando la Diamantina, el Esclerómetro y el Equipo de Ultrasonido” y como se puede establecer una correlación entre estos?
1.2 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION
El presente trabajo de investigación se justifica por la necesidad de conocer si la infraestructura del pabellón 3A de la Institución Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre se encuentra en las condiciones adecuadas para que sea utilizada por la comunidad estudiantil compuesta por alumnos, administrativos y docentes en forma segura y sin representar un riesgo para la salud y la vida.
La forma en la que se ha planteado esta investigación es importante pues al tratarse de una edificación de concreto armado, la permanencia de las propiedades iniciales del concreto es básica para la determinación de la resistencia de las condiciones estructurales de la edificación y si se logra determinar que el concreto ya no mantiene los requisitos de calidad necesarios se puede recomendar las acciones correspondientes.
Por otro lado, al usar en la infraestructura estos 02 métodos no destructivos y uno destructivo, siendo el destructivo el más confiable y según el Reglamento Nacional de Edificaciones, validado para establecer la aceptación o rechazo de la calidad de un concreto. Se puede establecer si existe una correlación entre estos resultados en un concreto de una edificación en uso, lo que permitiría a futuro usar los ensayos no destructivos como un indicador sencillo y de bajo costo para efectuar un análisis previo de la calidad del concreto.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL Comentado [U1]:
Determinar la resistencia a la compresión del concreto y la
homogeneidad en la infraestructura de concreto del pabellón 3A, usando los ensayos destructivos y no destructivos. Luego establecer una
correlación entre estos resultados, para que de esta manera esté al alcance estos previos conocimientos para una persona común y así estén más preparados al momento de construir o reforzar sus viviendas o instituciones educativas.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Determinar los valores de resistencia a compresión del concreto endurecido en el pabellón 3A mediante el uso de diamantina.
2. Determinar la homogeneidad del concreto endurecido en el pabellón 3A mediante el uso de esclerómetro.
3. Determinar la homogeneidad y presencia de grietas del concreto endurecido en el pabellón 3A mediante el uso de equipo de ultrasonido
4. Realizar un análisis descriptivo y comparar los resultados obtenidos mediante los ensayos no destructivos y destructivos en el concreto endurecido y evaluar si existe una correlación entre estos resultados.
1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación será efectuada en el concreto para la determinación de la resistencia del concreto del pabellón 3A de la I.E. 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre.
CAPITULO II: MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN 2.1.1 ANTECEDENTES INTERNACIONALES
CRESPO LEON, K.P. y GARCIA TRONCOSO N. L. Correlaciones entre Ensayos Destructivos y No Destructivos para Hormigones de Alta Resistencia. Tesis de grado inédita, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, 2009.
El Objetivo de esta investigación fue obtener información de laboratorio realizando diversos tipos de ensayos normalizados al concreto endurecido, para luego relacionarlos entre sí y de esta manera obtener un documento técnico de referencia que pueda ser usado por las compañías e instituciones relacionadas directamente con el concreto; la metodología empleada se ejecutó en un laboratorio realizando especímenes de ensayos diamantinos, elaboración de ensayos de resistencia a la compresión, rebote esclerométrico y ensayo de ultrasonido. Luego se realizó la correlación simple y correlación múltiple entre los ensayos mecánicos y métodos no destructivos, obteniendo como resultados las gráficas que sirven para determinar resistencias de concreto y también para corroborar resultados con relación a la estimación de la resistencia a compresión de concreto mediante la utilización de las técnicas de esclerómetro, diamantina y ultrasonido; para que finalmente llegue a las conclusiones:
El número de rebotes del martillo esclerómetro es una prueba sencilla de realizar, pero sus resultados dependen de muchos factores. Este método tiene un bajo coeficiente de variación, sin embargo, las predicciones de resistencia no son necesariamente confiables.
Las correlaciones entre ensayos mecánicos nos dan una idea muy precisa de que ellos están perfectamente ligados entre sí, y que muchas de sus propiedades son influencias por los mismos factores como curado, compactación densidad, etc. (Crespo y García, 2009).
ALDANA ORTIZ, R. S. Estudio experimental de la determinación de resistencias a compresión del concreto en la infraestructura: correlación de los resultados de especímenes de concreto en la infraestructura con el uso del equipo de la diamantina.
Memoria de grado inédita, Universidad de Chile, Santiago de Chile, 2008.
El Objetivo de esta investigación fue la aportación de conocimientos referente al ensayo de la diamantina a compresión del concreto y sus factores. Para lo cual analiza las resistencias obtenidas por edad y por tipo de concreto, concluyendo que existen correlaciones lineales entre los resultados de los especímenes de concreto endurecido y además confirma que las resistencias obtenidas con los especímenes en las columnas son mayores que las obtenidas en las losas del concreto endurecido.
ORELLANA BARRERA, Israel A. Determinación de la Resistencia de concreto a Compresión y el Índice de rebote, por métodos de Ensayo Destructivo y No Destructivo (ASTM C-39, C-805) y su Correlación, a concretos Autocompactantes para vivienda en serie. Tesis de grado inédita, Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala, 2009.
En este estudio se investigó un concreto autocompactante, para lo cual realizó una comparación de ensayos no destructivos (martillo de rebote) con especímenes de concreto extraídos mediante la diamantina, la metodología se desarrolla experimentalmente en el laboratorio, analiza los datos obtenidos de resistencias del concreto mediante la estadística, y finalmente concluye que la lectura del martillo de rebote se ve afectada por la gravedad al momento del ensayo (sentido horizontal < sentido vertical), además afirma, que el ensayo con martillo de rebote puede ser un buen instrumento para realizar una evaluación cualitativa de la resistencia mecánica (Orellana, 2009).
“Aplicar ensayos destructivos y no destructivos para poder encontrar la Vulnerabilidad y homogeneidad Estructural de las Edificaciones Indispensables del Sector Educación del grupo III en el Municipio de Dosquebradas, Risaralda.”
Lugar: Pereira / Risaralda.
Autor: Cardona (2016).
El municipio de Dosquebradas cuenta con la siguiente infraestructura de educación:
educación infantil, primaria, secundaria, bachillerato y formación profesional de grado superior. Por lo anterior, ¿es importante determinar el nivel de atención de la red del sistema de educación? Al realizar los siguientes ensayos hemos encontrado la vulnerabilidad y homogeneidad estructural de once colegios/escuelas del municipio de Dosquebradas, mediante los instrumentos técnicos pertinentes y Levantar la información estructural y arquitectónica de las edificaciones que no cuentan con dichos soportes técnicos y/o verificar las condiciones estructurales de campo de aquellas que cuenten con los mismos así como Modelar en un software especializado los índices de sobre-esfuerzo y la derivada, de las edificaciones de dos o más pisos, según estándares de la NSR-10. Estableciendo de manera proximal las medidas de mitigación requeridas para el cumplimiento de los mínimos establecidos en la NSR-10 para edificaciones indispensables del sector educativo. La Universidad Libre Seccional Pereira ha desarrollado estudios de vulnerabilidad sísmica en casas en mampostería estructural, colegios, sistemas de acueductos y alcantarillados, hogares de bienestar familiar; logrando saber la amenaza que tienen estas edificaciones y brindando soluciones a los problemas estructurales en el caso de ser requeridos; con esto se ha alcanzado determinar en una medida el nivel de vulnerabilidad de la ciudad de Pereira y el municipio de Dosquebradas. La aplicación de estudios de vulnerabilidad se puede utilizar en cualquier tipo de estructura y en municipio como Dosquebradas en el que aún no han sido estudiadas, ni el 10% de las edificaciones de su sistema educativo es fundamental aplicar
este proyecto más a fondo.
Conclusiones:
1. De las instituciones analizadas el 59.6% (28) de los bloques tiene como sistema estructural pórticos, mientras el 40.4% (19) tiene como sistema
estructural muros, esto ayudo a clasificar y a determinar las condiciones mínimas para cada bloque y las medidas proximales que tendrían en el caso de no cumplir los requisitos mínimos.
2. Al empezar el estudio se obtuvo que el 72.3% (34) de los bloques tenía columnas, mientras el 27.7% (13) no tenía columnas, al terminar de realizar las medidas proximales con las condiciones mínimas de la NSR-10 se puede decir que el 100% de los bloques tiene columnas y cumple con las dimensiones mínimas para este elemento.
3. Al empezar el estudio se obtuvo que el 76.6% (36) de los bloques tenía vigas, mientras el 23.4% (11) no tenía vigas, al terminar de realizar las medidas proximales con las condiciones mínimas de la NSR-10 se puede decir que el 100% de los bloques tiene vigas y cumple con las dimensiones
mínimas para este elemento.
4. El 100% (47) de los bloques no posee planos de ningún tipo lo cual refleja el estado en que se encuentran las instituciones educativas, esto es relevante ya que indica que se tuvo que realizar un levantamiento del 100% de los bloques para la realización del estudio.
Recomendaciones:
5. A pesar de que se realizaran las medidas proximales las estructuras analizadas ante la presencia de un sismo pueden fallar debido a que no han sido modeladas y analizadas ante este suceso.
6. Este estudio a pesar de ser realizado a conciencia es necesario en estudios futuros la realización de técnicas de ferro escáner que ayudan a determinar la resistencia del concreto y la distribución del acero datos de gran importancia que en este estudio se tuvieron que asumir.
7. Es recomendable que este estudio se siga realizando ya que el aporte a las diferentes comunidades es muy grande.
2.1.2 ANTECEDENTES NACIONALES
VALENCIA ELGUERA, Gabriela e IBARRA NAVARRO, Miguel A. Estudio Experimental para determinar Patrones de Correlación entre la Resistencia a
Compresión de concreto y la Velocidad de Pulso Ultrasónico en Concreto Simple, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 2013.
El objetivo de esta tesis fue realizar un estudio que permitió, con cierto grado de confiabilidad, hallar patrones de comportamiento entre los resultados del Ensayo de Ultrasonido y del Ensayo de Resistencia a Compresión en elementos de concreto simple, evaluando las resistencias de diseño de los concretos más comerciales en nuestro medio; la metodología se desarrolló en el laboratorio con la realización de los ensayos no destructivos de ultrasonido y compresión simple concluyéndose que el Ensayo de Ultrasonido en el concreto resulta ser una prueba sencilla y rápida de realizar, sin embargo sus resultados están influenciados por varios factores internos, sin embargo este método de ensayo no destructivo demostró tener altos Coeficientes de Determinación (r2), que confirman una marcada dependencia entre la Resistencia a Compresión y la Velocidad de Pulso Ultrasónico, además se propone éste método para el control de calidad en obra, en complemento al clásico ensayo destructivo de Resistencia a Compresión efectuado bajo un proceso estándar. La idea sería 13 contar con una tecnología práctica además de amigable con el planeta, dado que permite infinitas repeticiones y técnicamente no genera residuos ni emplea químicos.
(Valencia e Ibarra, 2013).
“Proceso de la determinación de la resistencia de concreto a compresión y la homogeneidad de las estructuras construidas con sistemas duales que presentan deficiencias estructurales.”
Lugar: Lima – Perú.
Autor: Flores (2018).
Este proyecto tiene como objetivo determinar la relación entre el proceso de la resistencia y homogeneidad entre el incremento del desempeño estructural de estructuras construidas con sistemas duales que presenten deficiencias estructurales, para entender el funcionamiento de la resistencia en estructuras construidas de concreto armado, mediante ensayos de compresión de probetas prismáticas, compresión diagonal. La finalidad es la de entender correctamente el comportamiento del material compuesto en estas condiciones y así saber con precisión si la resistencia a compresión del concreto va a ser útil para las cargas que debe resistir.
Adicionalmente, se ensayó los materiales por separados primero probetas prismáticas, vigas de concreto y muretes sin refuerzo; luego probetas y vigas prismáticas con refuerzo de acero estructural y en muretes con refuerzo de geomalla para saber cuál es la diferencia de resistencia que existen y saber si es útil o no reforzar la estructura con dicho material, también contiene un presupuesto para comparar si es viable poder reforzar con dichos materiales o si es más conveniente y
económico demoler la estructura. Esta investigación intenta verificar la posibilidad de realizar reforzamientos a estructuras de concreto armado, mediante el pegado de acero estructural. Especial atención se da al estudio del comportamiento a compresión y flexión.
1. En cuanto a la hipótesis general: Si existe una relación significativa entre el proceso de la resistencia y homogeneidad en las estructuras entre el incremento del desempeño estructural de estructuras construidas con sistemas duales que presenten deficiencias estructurales, ya que se obtuvieron resultados favorables que incrementan la capacidad de carga de los elementos estructurales a los cuales se determinó con los métodos antes mencionados en la investigación.
2. En cuanto a la primera hipótesis específica: Si existe una relación significativa entre el proceso de las resistencias a compresión y el incremento del desempeño estructural, ya que cuando se determinaron los muretes se pudo recuperar su resistencia inicial y hasta incrementar su resistencia con el refuerzo de geomalla triaxial Tx 160.
• Se comprobó que el murete con una determinada resistencia se obtuvo un valor de 6.0 kg/cm2, y con la resistencia de la geomalla se tiene un incremento a compresión diagonal en 8.2 kg/cm2, a los 12 días de dad del concreto, teniendo un incremento de 2.2 kg/cm2, que en porcentaje seria 36.67 %.
3. Para la segunda hipótesis especifica: Existe una relación significativa entre la determinación de la estructura y el incremento del desempeño estructural, ya que los resultados a los 7, 14 y 20 días demuestran que las muestras con de resistencia a compresión de empresillado metálico, plancha metálica y engrosamiento de concreto, fueron mayores a los que se ensayaron sin ninguna determinación.
“Estudio de la homogeneidad y Vulnerabilidad Sísmica de la I.E.
Emblemática San Juan de la Ciudad de Trujillo.”
Lugar: Trujillo – Perú.
Autor: Pecori Zabaleta (2018).
El presente trabajo de investigación denominado ESTUDIO DE LA
HOMOGENEIDAD Y VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA I.E.
EMBLEMÁTICA SAN JUAN DE LA CIUDAD DE TRUJILLO, se realizó con el objetivo de determinar la homogeneidad de la estructura y el grado de vulnerabilidad sísmica, así como de plantear propuestas de reforzamiento ante los principales
problemas identificados, con la finalidad de prevenir y mitigar los posibles daños que pueda sufrir la edificación ante la ocurrencia de un sismo. Para ello, se evaluó de forma visual y analítica los pabellones A, C y J con los 11 parámetros descritos en el método del índice de vulnerabilidad de Benedetti y Petrini, que representan las características más importantes en una edificación y cuya influencia podría ser significativa durante un sismo. Así mismo se realizó la modelación estructural del pabellón C del centro educativo en el software ETABS, con la finalidad de determinar su comportamiento sísmico, tomando como base los lineamientos la norma de sismo- resistencia E.030.
Para el estudio mediante métodos de ensayos en la edificación con la metodología descrita, se tuvo en cuenta los resultados del estudio de suelos y el ensayo de esclerometría realizado a los principales elementos estructurales. Los resultados obtenidos con el método de Benedetti y Petrini fueron de un grado de vulnerabilidad media – baja para los tres pabellones evaluados. Así mismo el análisis de la modelación estructural cumplió con los desplazamientos máximos relativos y con la fuerza cortante de la norma E.030. El resultado del control de agrietamiento realizado en base a la norma E.070, indica que algunos muros de concreto y albañilería en ambas direcciones se agrietarían ante la ocurrencia de un sismo y los resultados de la resistencia al corte global muestra la necesidad de reforzamiento en las dos direcciones principales de la edificación. Como un complemento al presente estudio, se consideró otros aspectos no descritos en el método del índice de vulnerabilidad y que podrían representar problemas durante un sismo como: columna corta, corrosión y falta de verticalidad en aceros de columnas, pérdida del recubrimiento en algunos elementos estructurales, esbeltez de columnas, falta de arriostramiento de los alfeizares, mala calidad de las unidades de albañilería en los parapetos de las azoteas.
Finalmente se realizó una serie de propuestas de reforzamiento ante los problemas encontrados, así como el planteamiento de un nuevo diseño estructural, manteniendo sus dimensiones originales y la distribución de sus ambientes.
2.1.3 ANTECEDENTES LOCALES
“Ensayos para determinar la homogeneidad y vulnerabilidad sísmica de un edificio existente: Clínica San Miguel de Piura."
Lugar: Piura – Perú.
Autor: Vizconde Campos (2004).
Un estudio de homogeneidad y vulnerabilidad sísmica tiene como finalidad descubrir en una edificación existente los puntos débiles que fallarían al ocurrir un evento sísmico. Esta homogeneidad y vulnerabilidad se determina para los elementos estructurales (columnas, vigas, aligerados, placas, etc.), como para los no estructurales (tabiques, equipos, tuberías, vidrios, etc.). Realizar métodos de ensayos en edificios existentes es un tema que no ha calado del todo en los profesionales peruanos involucrados en el diseño y se hace énfasis en el cálculo estructural y construcción de nuevos edificios desatendiendo a aquellos que ya existen, están operativos y albergan a muchas personas. Esto tal vez se realiza para no mirar atrás y no crearse “problemas” si existiera alguna irregularidad seria en el edificio tras dicho estudio. De este modo, alrededor del mundo se han impulsado mucho estos estudios, como es el caso de la ciudad de Basilea (Suiza), con el fin de implementar estrategias y ver el nivel de peligro a que están expuestas sus edificaciones. En Costa Rica se iniciaron estudios de vulnerabilidad de hospitales en 1984 siendo el primero en evaluarse el Hospital México. También en Chile tras el sismo de 1985, evento que daño 180 establecimientos de los 536 en el área de influencia y dejó fuera de servicio 2 796 camas de las 19 581 disponibles. Un estudio de 12 meses seleccionó 14 hospitales para ser evaluados. En Bogotá, en 1997, se hizo un estudio de la vulnerabilidad sísmica del Hospital Kennedy, institución pública y moderna, que atiende a 2 millones de personas. Este hospital fue evaluado con técnicas avanzadas de análisis inelástico, con el fin no sólo de establecer las deficiencias en términos de rigidez y resistencia de las estructuras, sino en términos de disipación y concentración de energía inelástica por plastificación y desarrollo de ductilidad. En el Perú se tiene conocimiento de un proyecto de diagnóstico de la vulnerabilidad sísmica de hospitales, realizada en 1997 con apoyo de la OPS/OMS, como el del Hospital Nacional Edgardo Rebagliati. Aquí se evalúan sólo los componentes no estructurales, pero de una manera cualitativa. De algún estudio realizado en la región de Piura se conocen los estudios de vulnerabilidad sísmica estructural en viviendas y algunas edificaciones hechas por dos tesistas de la UDEP aplicando unas metodologías como lo son el ATC-21, ATC-22 y el método japonés. Países pioneros en el desarrollo de metodologías orientadas a la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificios existentes son Japón y Estados Unidos. Ambos países, al igual que otros más, aportan
métodos analíticos para evaluaren detalle la posible vulnerabilidad de una estructura ante algún sismo probable.
Conclusiones:
1. El estudio de la homogeneidad y vulnerabilidad sísmica de edificios como hospitales o clínicas, como es el caso de la clínica San miguel, debe abordarse desde un punto de vista global que considere la vulnerabilidad física (estructural,
no estructural) y la vulnerabilidad funcional.
2. Es importante integrar los métodos empíricos, experimentales y analíticos de evaluación de la vulnerabilidad sísmica como una vía para aumentar la confiabilidad de estos estudios.
3. El diseño sísmico de la Clínica San Miguel no es satisfactorio pues no cumple con los objetivos de un nivel de Ocupación Inmediata requerido para este tipo de edificaciones.
4. Tanto el método FEMA 154 como el FEMA 310 pueden aplicarse a los edificios del Perú teniendo en cuenta ciertas consideraciones y tras un serio estudio de ambos métodos para ser eficazmente aplicados.
5. El comportamiento sísmico del edificio Consultorios A cambia drásticamente de comportarse como un edificio de pórticos a uno con comportamiento dual debido a la interferencia de tabiques de albañilería no aislados a los pórticos.
6. Los muros colocados en forma simétrica y regular en todos los pisos, en el edificio Consultorios A, han absorbido la mayor cantidad de carga lateral por sismo y han protegido a las columnas de un posible fallo.
7. La mayoría de los muros o tabiques de albañilería no reforzada, al no haber sido diseñados para soportar cargas de sismo fallan por corte par aun sismo máximo esperado (MCE) como se ve en el Cap. 9.
8. Existen algunas vigas (V104, V204, V307, V108, V208, V308) que fallan por flexión debido a su falta de resistencia y de ductilidad.
9. El edificio en su conjunto tiene una buena resistencia al sismo debido a la falla sola de algunas vigas y muros de albañilería, pero éstos al fisurarse y agrietarse podrían perder su capacidad de corte y no trabajar dejando las cargas a ser soportadas por los elementos de los pórticos (columnas y vigas). Por tanto, no es seguro para un nivel de ocupación inmediata.
10. Para el estudio del periodo fundamental de edificios en zonas urbanas como el de CSM a partir de vibración ambiental es suficiente el registro de aceleración en la parte superior del edificio.
“Vulnerabilidad y determinación de la resistencia del concreto de la I.E. N.º 10024 “Nuestra Señora de Fátima.”
Lugar: Pimentel – Perú.
Autor: Moreta (2015).
La I.E. N.º 10024 “Nuestra Señora de Fátima” es un centro educativo ubicado en la ciudad Chiclayo, en el departamento de Lambayeque, el cual está conformado por edificaciones construidas en el año 1950, y estructuras más recientes del año 2001, siendo las construcciones más antiguas las que presentan indicios de ser vulnerables estructuralmente debido a la poca determinación al concreto y al poco conocimiento de la Ingeniería Sismorresistente, es por ello que la presente investigación buscó dar a conocer si las edificaciones eran vulnerables estructuralmente ante un evento sísmico, determinando cada una de ellas mediante una estudio preliminar por el método Rapid Visual Screening del FEMA y un estudio concluyente en base al Análisis Dinámico Modal Espectral de la NTE. E.030 “Diseño Sismorresistente” del Reglamento Nacional de Edificaciones, además afianzándose de estudios complementarios como ensayo de corazones diamantinos y un estudio de mecánica de suelos, con lo cual se logró determinar que las edificaciones vulnerables estructuralmente ante un evento sísmico son los módulos construidos en el año 1950 debido a las deformaciones excesivas que se presentan en estas edificaciones a causa de la baja rigidez de sus elementos resistente a fuerzas laterales, para las cuales se presenta una propuesta de reforzamiento estructural mediante la incorporación de muros de corte en su estructura para aportar una rigidez adecuada y cumplir con el código de Diseño Sismo resistente vigente.
Palabras claves: Vulnerabilidad estructural, sistema estructural, sismo, distorsión de entrepiso o deriva, rigidez.
2.2 BASES TEÓRICAS 2.2.1 CONCRETO:
Definición:
Es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta, compuesto de cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o piedra triturada), para formar una masa semejante a una roca ya que la pasta endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.
2.2.2 COMPONENTES DEL CONCRETO:
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.
La pasta está compuesta de cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40% del volumen total del concreto. La Figura 1 muestra que el volumen absoluto del cemento está comprendido usualmente entre el 7% y el 15% y el agua entre el 14% y el 21%.
El contenido de aire en concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso.
Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en partículas con resistencia adecuada, así como resistencia a condiciones de exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua, es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas.
La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está completamente cubierta con pasta, así como también todos los espacios entre partículas de agregado. Para cualquier conjunto especifico de materiales y de condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido está determinada por la cantidad de agua utilizada en relación con la cantidad de cemento.
A continuación, se presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua:
• Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.
• Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción.
• Se incrementa la resistencia al intemperismo.
• Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el esfuerzo.
• Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción. Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto, a condición que se pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado resultan en mezclas más rígidas; pero con vibración, aún las mezclas más rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la economía.
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se pueden modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma líquida durante su dosificación.
Los aditivos se usan comúnmente para:
• Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento.
• Reducir la demanda de agua.
• Aumentar la trabajabilidad.
Incluir intencionalmente aire.
Ajustar otras propiedades del concreto.
El concreto también es un excelente material de construcción porque puede moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser usado en un número ilimitado de aplicaciones.
2.2.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO:
2.2.3.1 RESISTENCIA:
Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su mejor comportamiento en compresión en comparación con la tracción, debido a las propiedades adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentración de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relación Agua/Cemento en peso. La afectan además los mismos factores que influyen en las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, y de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto.
Un factor indirecto, pero no por eso menos importante en la resistencia, lo constituye el curado ya que es el complemento del proceso de hidratación sin el cual no se llegan a desarrollar completamente las características resistentes del concreto.
2.2.3.2 ELASTICIDAD:
En general, es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga, sin tener deformación permanente. El concreto no es un material elástico estrictamente hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su diagrama cara vs deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente se acostumbra definir un “Módulo de elasticidad estático” del concreto mediante una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un % de la tensión última.
Los módulos de Elasticidad normales oscilan entre 250,000 a 350,000 kg/cm2 y están en relación inversa con la relación Agua/Cemento.
2.2.3.3 EXTENSIBILIDAD:
Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se define en función de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin que ocurran figuraciones. Depende de la elasticidad y del denominado flujo plástico, constituido por la deformación que tiene el concreto bajo carga constante en el tiempo.
2.2.3.4 ENSAYOS DEL CONCRETO EN ESTADO ENDURECIDO
Estos ensayos se realizan para determinar la resistencia y/u otros parámetros de calidad mediante pruebas estándar efectuadas a especímenes de concreto fraguadas o a especímenes extraídos de un elemento de concreto, los cuales pueden ser obtenidos en obra o en alguna evaluación realizada en laboratorio.
Se clasifican en:
Ensayos destructivos en el concreto: Son pruebas realizadas sobre testigos de concreto que permiten determinar, generalmente de forma directa, ciertas propiedades inherentes al material, produciendo en ellos una alteración irreversible de su geometría dimensional y/o de su composición química.
Se tiene, por ejemplo:
• Ensayo de Diamantina.
• Ensayo de resistencia a compresión
• Ensayo a tracción indirecta.
• Ensayo de contenido de cloruros (si se analiza una sección de concreto).
• Ensayo del grado de carbonatación (si se analiza una sección de concreto).
• Ensayo de permeabilidad.
• Ensayo de humedad.
• Ensayo de resistencia a la abrasión.
2.2.3.5 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO Son métodos que permiten inspeccionar o comprobar determinadas propiedades del concreto endurecido, sin afectar de forma permanente sus dimensiones, características de servicio, propiedades físicas, químicas o mecánicas.
Cada método tiene ventajas y limitaciones, en general los ensayos no destructivos proveen datos no muy exactos acerca del estado de la variable a evaluar a comparación de los ensayos destructivos, por lo cual es conveniente complementar los resultados de ensayos no destructivos con datos provenientes de ensayos destructivos; sin embargo, suelen ser más económicos ya que no implican la destrucción del elemento evaluado y algunos de ellos permiten hacer más de una repetición.
Hay distintos métodos de ensayos no destructivos para concreto, cada uno de ellos depende del parámetro que se desee controlar y las condiciones bajo las cuales se realice el ensayo, entre estos métodos tenemos:
• Ensayo con esclerómetro o prueba del Martillo de Rebote.
• Ensayo de líquidos penetrantes.
• Ensayo de partículas magnetizables.
• Ensayo de emisiones acústicas.
• Ensayo de impacto acústico.
• Prueba de carga.
• Ensayo ultrasonido
2.2.3.6 ENSAYOS MATERIA DE LA INVESTIGACION
Para la presente investigación de tesis es de principal interés investigar la correlación lineal de los resultados de los ensayos de resistencia de la diamantina, el esclerómetro y del equipo de ultrasonido.
Los ensayos en el concreto endurecido son de especial interés ya que tienen por finalidad brindarnos información concerniente a la resistencia, grado de deterioro y durabilidad del concreto de la estructura que se esté evaluando. Para realizar la presente investigación se realizarán los siguientes ensayos: ensayos a la compresión de especímenes de concreto extraídos con Diamantina (Ensayo Destructivo – ED), el Ensayo con Esclerómetro (Ensayo No Destructivo – END) y el Ensayo con el equipo Ultrasonido (Ensayo No Destructivo – END).
2.2.3.7 ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESION Normas utilizadas:
ASTM C 39M – 16: Método de prueba estándar para la resistencia a la compresión de especímenes cilíndricos de concreto.
NTP 339.034: Método de ensayo normalizado para la determinación de la resistencia a la compresión del concreto, en muestras cilíndricas.
Definición: Consiste en aplicar una carga de compresión axial a los cilindros moldeados o extracciones diamantinas a una velocidad normalizada en un rango prescrito mientras ocurre la falla. La resistencia a la compresión del espécimen
es calculada por división de la carga máxima alcanzada durante el ensayo, entre el área promedio de la sección del espécimen.
El parámetro obtenido es una propiedad principalmente física y es frecuentemente usado en el diseño de estructuras, se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2) o en mega pascales (MPa).
Importancia: Los resultados de las pruebas de Resistencia a Compresión se emplean fundamentalmente para verificar que la mezcla del concreto suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada (f’c) en la definición del proyecto. También se puede utilizar para fines de control de calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia en elementos estructurales que permitan definir la programación de los siguientes procesos constructivos en la ejecución de una obra (remoción de encofrados, puntales, etc.).
Equipo: La máquina de ensayo deberá tener capacidad conveniente, debe ser operada por energía (no manual) y debe permitir una velocidad de carga sobre el espécimen de 0,25 ± 0,05 Mega Pascales, de forma continua sin intermitencia ni detenimiento.
La máquina de ensayo será equipada con dos bloques de acero con caras resistentes, uno de los cuales se asentará sobre una rótula, que le permita acomodarse a la parte superior del espécimen, y el otro se apoya sobre una sólida base en el que se asienta la parte inferior de la misma. Las caras de los bloques serán paralelas durante el ensayo y deben tener una dimensión mínima de al menos 3% mayor que el diámetro de los especímenes a ser ensayadas.
Especímenes para el ensayo: El ensayo se puede realizar con especímenes obtenidos en cualquiera de las siguientes condiciones:
• Especímenes curados y moldeados, de acuerdo con la Norma Técnica ASTM C31, de una muestra de concreto fresco.
• Especímenes extraídos de una estructura de concreto endurecido, de acuerdo con la Norma Técnica ASTM C42M -13.
Especímenes producidos con moldes de cilindros colocados in situ (embebidos en la estructura), de acuerdo con la Norma Técnica ASTM C873.
Figura 2.1: Ensayo de resistencia a la compresión
Fuente: NTP 339.034
2.2.3.8 EXTRACCION DE ESPECIMENES DE CONCRETO POR DIAMANTINA.
Normas utilizadas:
A.S.T.M. C 42M-13: Método normalizado de ensayo de obtención de especímenes perforados y vigas aserradas de concreto.
NTP 339.059: Método de ensayo para la obtención de corazones diamantinos y vigas cortadas de hormigón (concreto).
Definición: Establece la obtención, preparación y ensayo de longitud, resistencia
diamantinos de concreto y para determinar la resistencia a la flexión de vigas cortadas de concreto.
En este ensayo se aplica a la extracción de especímenes cilíndricos de concreto obtenidos a partir de estructuras existentes. Este espécimen se falla a compresión para determinar la resistencia del concreto de la estructura.
Importancia: El ensayo permite la evaluación de la resistencia del concreto a partir de especímenes representativos obtenidos por extracción. Esta evaluación
se realiza cuando se desea conocer la resistencia a la compresión del concreto de una estructura existente. La resistencia de los especímenes de concreto depende del grado de humedad al que está sometido, de la orientación hacia la cual fue extraído, de la ubicación del espécimen. En general no existe una relación estandarizada entre la resistencia del espécimen de concreto y la resistencia de los especímenes curados bajo el método estándar.
Aplicaciones: Para evaluar la resistencia del concreto en una estructura, en especial cuando la resistencia de los cilindros normalizados, modelados al pie de la obra es baja, se recomienda extraer especímenes (también llamadas corazones) del concreto endurecido. Eventualmente este procedimiento puede emplearse en diferentes casos, por ejemplo, cuando ha ocurrido anomalías en el desarrollo de la construcción, fallas de curado, aplicación temprana de cargas, incendio, estructuras antiguas, o no cuenta con registros de resistencia, etc.
Equipo:
Está conformado por:
Equipo sonda provisto de brocas diamantadas:
Es un taladro equipado con una broca cilíndrica de pared delgada con corona de diamante, carburo de silicio o algún material similar; debe contar con algún material similar; debe contar con un sistema de enfriamiento para la broca impida la alteración del concreto y el calentamiento de la misma.
Calibrador o vernier con apreciación de por lo menos 0.5 mm:
Es un aparato empleado para la medida de espesores y de diámetros interiores o exteriores de cilindros como así también para mediciones de profundidad o altura. Este instrumento además nos brinda la oportunidad de leer la medida en mm o en pulgadas.
Criterios generales: Los testigos cilíndricos para ensayos de compresión se extraen con un equipo sonda, provisto de brocas diamantadas, cuando el concreto ha adquirido suficiente resistencia para que durante el corte no se pierda la adherencia entre el agregado y la pasta. En todos los casos, el concreto deberá tener por lo menos 14 días de colocado. Deben tomarse tres especímenes por cada resultado de resistencia que esté por debajo de la resistencia a la compresión especificada del concreto (f'c).
De la extracción: La Extracción debe realizarse en forma perpendicular a la superficie del elemento cuidando que en la zona no existan juntas ni se encuentren próximas a los bordes deberán descartarse las especímenes dañados o defectuosos.
Geometría de los especímenes:
Diámetro:
• El diámetro de los testigos será por lo menos tres veces mayor que el tamaño máximo del agregado grueso usado en el concreto.
• La resistencia a compresión de un espécimen con diámetro nominal de 2 pulg. (50 mm) es conocido para ser algo bajo y más variable que aquellos especímenes con diámetro nominal de 4 pulg. (100 mm).
Longitud:
• La longitud del espécimen deberá ser tal que, cuando esté refrendado, sea prácticamente el doble de su diámetro o esté entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro.
• Especímenes con relación longitud-diámetro igual o menor que 1.75 requiere de un factor de corrección para la medida de la resistencia.
• No deberán utilizarse testigos cuya longitud antes del refrendado sea menor que el 95% de su diámetro.
• Podrán emplearse testigos de 8.5 cm de diámetro o más para agregados de 1 pulgada.
Preparación, curado y refrendado:
• Después de que los especímenes han sido taladrados, limpiar la superficie con agua y permitir que la humedad superficial remanente se evapore. Cuando las superficies parezcan secas, pero no más tarde que 1 hora después de taladrados, colocar los especímenes en bolsas plásticas separadas o recipientes no absorbentes y sellados para prevenir la pérdida de humedad. Mantener los especímenes a temperatura ambiente y
protegerlos de la exposición directa a los rayos de sol. Conservar los especímenes de concreto en bolsas plásticas selladas o recipientes no absorbentes todo el tiempo excepto durante la preparación final y por un tiempo máximo de 2 horas para permitir cabecearlo antes del ensayo.
• Los testigos deben de tener sus caras planas, paralelas entre ellas y perpendiculares al eje del espécimen, las protuberancias o irregularidades de las caras de ensayo deberán ser eliminadas mediante aserrado cuando sobrepasen los 5 mm.
• El aserrado o esmerilado de los extremos del espécimen, complete esta operación tan pronto como sea practicable, pero no más tarde que 2 días después del taladrado de los especímenes.
• El A.C.I. recomienda que, si el concreto de la estructura va a estar seco durante las condiciones de servicio, los corazones deberán sacarse al aire (temperatura entre 15 y 30 °C, humedad relativa menor del 60%), durante 7 días antes de la prueba, y deberán probarse secos. Si el concreto de la estructura va a estar superficialmente húmedo en las condiciones de servicio, los corazones deben sumergirse en agua por lo menos 48 horas y probarse húmedos.
• Antes del ensayo a compresión, el espécimen deberá ser refrendado en ambas caras, de manera que se obtenga superficies adecuadas, con el fin de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los cilindros se tapan (refrendan) con mortero de azufre (ASTM C 617) o con tapas de almohadillas de neopreno (ASTM C 1231).
• Las medidas de los especímenes diamantinos deberán ser hechos con una aproximación de 0.01 pulgadas (0.25 mm) cuando sea posible, pero nunca con menos aproximación que 0.1 pulgadas.
De los resultados y su corrección:
• En los casos que los especímenes tengan una relación entre longitud y diámetro menor de 2, se deberán ajustar los resultados del ensayo de compresión, para corregir el efecto de "zunchado" que se produce en el proceso de aplicación de las cargas.
El efecto de zunchado crea un estado triaxial de compresión en los extremos aumentando la resistencia en el espécimen. El zunchado se debe a que la carga de ensayo origina una deformación menor en el plato de acero de la máquina que en el concreto, por la diferencia entre los módulos de elasticidad de los materiales, la menor deformación de acero restringe la deformación del hormigón, originándose tensiones de compresión sobre este último. A medida que disminuye el tamaño de la probeta la resistencia se incrementa.
• Par los efectos de ajustar la resistencia a un equivalente de espécimen normal, podrán utilizarse los coeficientes normalizados de la Tabla 1, los valores que no estén indicados en la tabla, se obtendrán por interpolación.
Tabla 1: Factores de correlación para la relación longitud/diámetro.
Relación longitud/diámet
ro
Factor de corrección según ASTM C
42M-13
Factor de corrección según BSI
2.00 1.00 1.00
1.75 0.98 0.98
1.50 0.96 0.96
1.25 0.93 0.94
1.00 0.87 0.92
Fuente: Norma ASTM C 42
• Los factores de corrección dependen de varias condiciones tales como estado de humedad, nivel de resistencia y módulo de elasticidad. En la tabla se presentan los valores promedio para las correcciones debidas a la relación longitud-diámetro.
Evaluación de resultados: De acuerdo al reglamento ACI 318, el concreto de la zona representada por las pruebas de corazones, se considera estructuralmente adecuada si el promedio de los tres corazones es por lo menos igual al 85% de la resistencia especificada (f'c) y ningún corazón tiene una resistencia menor del 75% de la resistencia especificada (f'c). A fin de comprobar la precisión de las pruebas, se pueden volver a probar zonas representativas de resistencias erráticas de los corazones.
Figura 2.2: extracción de núcleo con diamantina
Fuente: NTP 339.059
Figura 2.3: extracción de núcleo con diamantina Fuente: NTP 339.059
2.2.4 ENSAYO DE ESCLEROMETRIA O PRUEBA DEL MARTILLO DE REBOTE.
Normas utilizadas:
ASTM C805M-13a: Método Estándar del Número de rebote en concreto endurecido.
NTP 339.181: Método de ensayo para determinar el número de rebote del hormigón (concreto) endurecido (esclerometría).
Definición: La prueba está basada en el principio de que el rebote de una masa elástica depende de la dureza de la superficie sobre la que golpea la masa. En la prueba del martillo de rebote, una masa impulsada por un resorte tiene una cantidad fija de energía que se le imprime al extender el resorte hasta una posición determinada; esto se logra presionando el émbolo contra la superficie del concreto que se quiere probar. Al liberarlo, la masa rebota del émbolo que aún está en contacto con el concreto y la distancia recorrida por la masa, expresada como porcentaje de la extensión inicial del resorte, es lo que se llama número de rebote y es señalado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El número de rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la energía almacenada en el resorte y del volumen de la masa.
Importancia: evalúa la dureza superficial del concreto por medio de la medición del rebote de un émbolo cargado con un resorte, después de haber golpeado una superficie plana de la estructura, la dureza superficial además de ser útil para revisar la uniformidad del concreto, es una indicación de la resistencia a compresión, sin embargo, se debo tomar en cuenta que este método de prueba no es conveniente como para la aceptación o el rechazo del concreto.
Campo de aplicación: Originalmente fue propuesto como un método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión del concreto, estableciendo curvas de correlación en laboratorio. Sin embargo, por los diferentes factores que afectan los resultados y la dispersión que se encuentra, en la actualidad se le emplea mayormente en los siguientes campos:
• Determinar la uniformidad del concreto en una obra.
• Delimitar zonas de baja resistencia en las estructuras.
• Informar sobre la oportunidad para desencofrar elementos de concreto.
• Apreciar, cuando se cuenta con antecedentes, la evolución de la resistencia de las estructuras.
• Determinar niveles de calidad resistente, cuando no se cuente con información al respecto.
• Contribuir, conjuntamente con otros métodos no destructivos a la evaluación de las estructuras.
Equipo:
• Martillo de Rebote o Esclerómetro: Consiste en una barra de acero (émbolo), la cual recibe el impacto de una pieza de acero impulsada por un resorte (Ver figura 2). Este impacto se trasmite a la superficie de concreto y debido a la resistencia de este, la pieza rebota y su desplazamiento máximo es registrado en una escala lineal fija al cuerpo del instrumento.
• Piedra abrasiva: Está constituida por granos de carburo de silicio de tamaño medio o de algún otro material y textura similar.
Especímenes para el ensayo:
• La zona de prueba debe tener por lo menos 150 mm (6 pulgadas) de diámetro y 100 mm (4 pulgadas) de espesor, para evitar lecturas erróneas debido a la elasticidad de la pieza.
• Todos los elementos sueltos deben fijarse rígidamente para efectuar la prueba. En el caso de especímenes, se aconseja fijarlas entre los cabezales de la máquina de compresión.
• Se deben evitar las áreas que exhiben vacíos, rugosidades o alta porosidad, de ser posible, las losas estructurales de apoyo para las pruebas deben evitar tener superficies con acabados.
• Deben elegirse las superficies de prueba de acuerdo al área que se va a realizar el ensayo, en función de sus oquedades, desconcha miento, alta porosidad o textura rugosa. Cuando se desean comparar las características de dos elementos, estos deben tener aproximadamente la misma edad y condiciones de humedad.
• En colados de concreto de poca calidad, se considera que la dureza, el choque o la resistencia puede ir disminuyendo de abajo hacia arriba. Por esta razón, es necesario efectuar ensayos en diferentes puntos de la superficie, para obtener resultados confiables.
Por su parte, los ensayos que se realizan en los elementos de una
estructura de concreto, se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones: Las superficies aplanadas generalmente manifiestan un índice de rebote más alto que las superficies ásperas o con acabado poroso. Si es posible las losas estructurales deben ser probadas de abajo hacia arriba, para evitar superficies acabadas. Por su parte, el concreto a una temperatura de 273 K (0 °C) o menor, puede presentar un índice de rebote muy alto, por lo que, para realizar la prueba, el concreto debe descongelarse y esperar 24 horas a una temperatura de 5 °C.
Las lecturas que van a ser comparadas, deben corresponder a pruebas efectuadas a la misma dirección de impacto: horizontal, vertical, hacia arriba, hacia abajo o inclinadas con el mismo ángulo.
Martillos diferentes del mismo diseño nominal pueden dar índice de rebote diferente, por lo que las pruebas deben efectuarse con el mismo martillo, a fin de comparar resultados. Si se emplea más de un dispositivo deben efectuarse un número suficiente de pruebas, sobre la superficie de un concreto patrón, de modo que se determine la magnitud de las diferencias que se pueden esperar.
Preparación de la superficie a prueba: Antes de la prueba deberá eliminarse de la superficie pintura, polvo o cualquier elemento no propio del concreto, que pueda afectar el índice de rebote.
Deberá efectuarse el pulido superficial en la zona de prueba de los especímenes, hasta una profundidad de 5mm, en los concretos de más de 6 meses de edad, en texturas rugosas, en las húmedas y cuando se encuentran en proceso de carbonatación.
En concretos viejos, por consiguiente, excesivamente duros, se deberá
quitar hasta unos 10 mm de la capa superficial, en lo que corresponde a una superficie para efectuar de 5 a 10 impactos con el esclerómetro.
Consideraciones del ensayo:
• La posición del aparato, en caso de cuatro ensayos comparativos deberá tener la misma dirección. La posición normal del aparato es horizontal.
