LABORATORIO VIGAS

LABORATORIO N° 8

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL CONCRETO

MÉTODO DE LA VIGA SIMPLE CARGADA EN LOS TERCIOS DE LA LUZ

I.N.V. E – 414 – 07

JAIRO YESID HERNÁNDEZ JIMÉNEZCÓDIGO: 2010032002

JULIAN ALBERTO DELAFUENTE SANTOSCODIGO: 2011031015

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TRÓPICO AMERICANOPAVIMENTOS Y LABORATORIOS

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILYOPAL-CASANARE

2014

LABORATORIO N° 8

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL CONCRETO

MÉTODO DE LA VIGA SIMPLE CARGADA EN LOS TERCIOS DE LA LUZ

I.N.V. E – 414 – 07

JAIRO YESID HERNÁNDEZ JIMÉNEZCÓDIGO: 2010032002

JULIAN ALBERTO DELAFUENTE SANTOSCODIGO: 2011031015

PROFESOR:ING HECTOR FABIO HURREA

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TRÓPICO AMERICANOPAVIMENTOS Y LABORATORIOS

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVILYOPAL-CASANARE

2014

OBJETIVOS

Determinar la resistencia a flexión del concreto, por medio del uso de una viga simple cargada en los tercios de la luz.

Calcular el valor del modulo de rotura en MPa (lb/pulg²). Calcular la rata de incremento de la carga.

Esta norma tiene por objeto establecer el procedimiento que se debe seguir para la determinación de la resistencia a la flexión del concreto, por medio del uso de una viga simple cargada en los tercios de la luz.

El valor del módulo de rotura indicado en MPa (lb/pulg²) se considerará como el normalizado.

Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la norma.

Esta norma no pretende considerar los problemas de seguridad asociados con su uso, si los hay. Es responsabilidad de quien la emplee, establecer prácticas apropiadas de seguridad y salubridad y determinar la aplicabilidad de limitaciones regulatorias antes de su empleo.

MARCO TEÓRICO USO Y SIGNIFICADO Los especímenes de ensayo deben cumplir con los requerimientos de la norma INV E-402 "Elaboración y curado de muestras de concreto para ensayos de compresión y flexión". Las muestras deben tener una distancia libre entre apoyos de al menos, tres veces su altura, con una tolerancia del 2%. Los lados de la muestra deben formar ángulos rectos con las ca ras superior e inferior. Todas las superficies en contacto con los bloques de aplicación de carga y de soporte deben ser suaves y libres de grietas, indentaciones, agujeros o inscripciones.

PRECISIÓN Y TOLERANCIAS 8Precisión – Se ha observado que el coeficiente de variación de los resultados del ensayo depende del nivel de carga de las vigas. Instituto Nacional de Vías E 414 - 6 Se ha encontrado que para un solo operador, el coeficiente de variación es 5.7%. Por consiguiente, los resultados de dos ensayos realizados apropiadamente por el mismo

operador en vigas hechas de la misma bachada no deberían diferir el uno del otro en más de 16%. Se ha encontrado que para ensayos multilaboratorio el coeficiente de variación es de 7%. Por consiguiente, los resultados de dos laboratorios diferentes sobre vigas obtenidas de la misma bachada no deberían diferir uno del otro en más del 19%. BASES DE VERIFICACIÓN

El porcentaje de error de las cargas dentro del rango de carga de la máquina de ensayo no debe exceder de ± 1.0. Esto quiere decir que el informe de la verificación de una máquina de ensayo, indicará el rango verificado de carga dentro del cual puede ser utilizada, en lugar de informar la aceptación o rechazo total. En máquinas que tengan múltiples rangos de capacidad, se debe indicar cada rango de carga verificado. Al establecer el límite inferior de un rango de carga verificado por debajo del 10% de la capacidad del rango, se requieren aplicaciones repetidas de la carga. La diferencia algebraica entre el más alto porcentaje de error y el más bajo, no debe ser superior a 1.0. Esto significa que para establecer el límite inferior de un rango de carga verificado a menos del 10% de la capacidad de aquél rango, los errores para una serie de 5 lecturas no excederán del 1%, pero tampoco dos errores podrán diferir en más del 1%. Si el error mínimo en esta serie es -1.0%, el máximo error no debe exceder de 0.5%. Si el error mínimo es -0.5%, el máximo error no debe exceder de +1.0%, etc. En ningún caso, el rango verificado de carga se señalará como incluyendo las cargas por debajo del valor que sea 100 veces el cambio más pequeño de la carga que puede fácilmente estimarse en el indicador de carga de la máquina de ensayos. Esto significa que en una máquina de ensayo que tiene graduaciones tan separadas que las estimaciones se pueden hacer a 1/10 de división, el rango verificado de carga no se deberá extender hacia abajo a una carga menor que la Instituto Nacional de Vías E 414 – 7 correspondiente a 1/10 de división. Si las graduaciones en la escala indicadora de carga se pueden estimar sólo a 2 divisiones, el rango de carga verificado podría no extenderse hacia abajo más allá de la carga correspondiente a 200 divisiones. En la mayoría de las máquinas, la menor carga que se puede medir se encuentra dentro de los dos ejemplos citados. En ningún caso, el rango de carga verificado debe señalarse como incluyendo cargas fuera del rango de cargas aplicadas durante el ensayo de verificación. Las máquinas de ensayo pueden ser más o menos exactas que el porcentaje permitido de error del 1%.

MATERIALES Y EQUIPOS

Máquina de ensayo – La máquina de ensayo deberá cumplir con los requerimientos del apéndice "Bases de verificación, Correcciones, e Intervalos de tiempo entre verificaciones". Las máquinas de ensayo operadas a mano con bombas que no suministren una carga continúa en un recorrido, que tengan suficiente volumen en un golpe continuo, para completar el ensayo sin requerir una nueva recarga, siempre y cuando sean capaces de aplicar las cargas a una rata uniforme, sin interrupciones o discontinuidades.

Todos los aparatos utilizados en el ensayo de flexión del concreto deben ser capaces de mantener la longitud especificada de la luz entre apoyos y las distancias entre los bloques de aplicación de carga y los bloques de apoyo constantes, con una tolerancia de ± 1.3 mm (± 0.05"). Las reacciones deberán ser paralelas a la dirección de las fuerzas aplicadas en todo momento durante el ensayo y la relación entre la distancias del punto de aplicación de la carga a la reacción más cercana y la altura de la viga, no deberá ser menor que 1.0±0.03.

Los bloques de aplicación de carga y de apoyo no tendrán más de 64 mm (2.5") de altura, medida desde el centro o eje del pivote, y se debe extender completamente a través o más allá del ancho completo del espécimen.

Cada superficie endurecida de carga en contacto con la muestra no se debe separar del plano en más de 0.05 mm (0.002") y deberá ser una porción de un cilindro, el eje del cual deberá coincidir con el eje de la barra o con el centro de la esfera en el cual el bloque se encuentre pivoteado. El ángulo subtendido por la superficie curva de cada bloque debe ser de 45º (0.79 rad), como mínimo.

FORMULASSi la fractura se inicia en la zona de tensión, dentro del tercio medio de la luz libre, el módulo de rotura se calcula de la siguiente forma:

La carga se debe aplicar de manera continua sin sobresaltos, a una rata que incremente constantemente el esfuerzo de la fibra extrema entre 0.9 MPa/min y 1.2 MPa/min, hasta que ocurra la rotura. La rata de incremento de la carga se calcula usando la siguiente ecuación:

Si la fractura ocurre en la zona de tensión, fuera del tercio medio de la luz libre, a una distancia no mayor del 5% de la luz libre, se calcula el módulo de rotura de la siguiente forma:

Si la fractura ocurre en la zona de tensión y fuera del tercio medio de la luz libre en más del 5% de la luz libre, no se deberán tener en cuenta los resultados del ensayo.

PROCEDIMIENTO

Se prepara una cierta cantidad de mezcla, pesando cada componente, teles como los

agregados, la arena, el cemento y el agua y esto se basa en la dosificaciones del invias.

FIGURA N°1. PESO DE ARENA FIGURA N°2. ARENA EN SITIO DE MESCLADO

FIGURA N°3. PESO DEL TRITURADO FIGURA N°4. PESO DE CEMENTO

Se mezclan cada uno de estos materiales hasta obtener una mezcla homogénea para así

después agregarlas la cantidad de agua adecuada ya tenido el material humedecido se

procede a llenada de las camisas de viga.

FIGURA N°5. MEZCLANDO MATERIAL FIGURA N°6. ADICIONDO PROPOLITILENO

FIGURA N°7. APLICANDO SEPARADOR FIGURA N°8. VACIADO EN MOLDE DE VIGA

FIGURA N°9.VIBRANDO MUESTRA FIGURA N°10. MUESTRA TERMINADA

Se gira la muestra sobre un lado con respecto a su posición de moldeo y se centra sobre los

bloques de carga. Se centra el sistema de carga con relación a la fuerza aplicada. Se ponen

los bloques de aplicación de carga en contacto con la superficie del espécimen en los

puntos tercios entre los soportes y se aplica una carga entre el 3% y el 6% de la carga

última estimada. Utilizando calibradores de la mina normalizados de 0.1 mm (0.004") y de

0.38mm (0.015"), se determina si en una longitud de 25 mm (1") o más larga, se presenta

un vacío entre la muestra y la superficie del bloque, mayor o menor al espesor de los

calibradores.

FIGURA N°11. TOMANDO LONGITUD DE MUESTRA FIGURA N°12. TOMANDO ALTURA DE MUESTRA

Se pulen o refrentan las superficies de contacto de la muestra, o se rellenan con láminas de

cuero para eliminar cualquier vacío o separación mayor a 0.1 mm (0.004"). Las láminas de

cuero deben tener un espesor uniforme de 6.4 mm (0.25") y un ancho de 25 a 50 mm (1 a

2"), y se deben extender al ancho total de la muestra. Las separaciones mayores de 0.38 mm

(0.015") deberán ser eliminadas sólo por refrentado o limado de la superficie. Se

recomienda minimizar el pulimento de las superficies laterales de la muestra, ya que esto

puede variar las características físicas de ésta y afectar los resultados del ensayo.

FIGURA N°13. MUESTRA PARA FALLAR FIGURA N°14. APLICANDO FUERZA EN LA MUESTRA

La carga se debe aplicar de manera continua sin sobresaltos, a una rata que incremente

constantemente el esfuerzo de la fibra extrema entre 0.9 MPa/min y 1.2 MPa/min, hasta que

ocurra la rotura. La rata de incremento de la carga se calcula usando la siguiente ecuación:

MEDICIÓN DE LA MUESTRA DESPUÉS DEL ENSAYO.

Se toman tres medidas de cada dimensión (una en cada borde y en el centro) con

una precisión de 1.3 mm (0.05") para determinar el ancho promedio, la altura

promedio y la localización de la línea de fractura del espécimen en la sección de

falla.

Si la fractura ocurre en una sección refrentada, el espesor del refrentado se deberá

incluir en la medida.

CALCULOS

PAVIMENTO CONCRETO

Módulo de rotura

MR=P∗lb∗d2

Donde:

P=carga probeta L=luz entre apoyosb=ancho probetad=altura promedio de la muestra

Determinación resistencia a flexión de la vigas

Mínimo se deben hacer 3 muestras para fallar a los 28 días:

1- solo concreto 2- con polipropileno3-con fibra de vidrio

MODULO DE ROTURA PARA LA MUESTRA SIN ADITIVO A LOS 28 DIAS.

MUESTRA 1

Para convertir muestra fuerza 28,9 KN la multiplica por una constante 101,96 y queda en kg/cm2

modulode rotur aen kgcm2 =

26.5∗4715,1∗15,22

modulode rotur aen kgcm2

(26.5∗101,96)∗4715,1∗15,22

modulode rotu r aen kgcm2 =36.4 kg

cm2

DESCRIPCION PROMEDIO Alturas (cm) 15,2 15,3 15,

215,2

Ancho (cm) 15,1 15,2 15,2

15,1

Longitud (cm) 53,3 53,3Log. De la luz 47 47Peso en (Kg) 27,948 27,948Fuerza (k*N) 26.5 26.5

Para convertir el módulo de rotura a Mpa se divide en diez.

modulode roturaaMpa=36.4 kgcm2 ÷10

modulode roturaaMpa=3.64Mpa

MUESTRA 2


modulode rotur aen kgcm2 =

32.5∗4715,1∗15,22


(32.5∗101,96)∗4715,1∗15,22

modulode rotur aen kgcm2 =44.6 kg

cm2





215,2

Ancho (cm) 15,1 15,2 15,2

15,1

Longitud (cm) 53,3 53,3Log. De la luz 47 47Peso en (Kg) 27,948 27,948Fuerza (k*N) 32.5 32.5

MODULO DE ROTURA DE LA MUESTRA CON 50 (gr) POLIPROPILENO A LOS 28 DIAS.

MUESTRA 3


315,4

Ancho (cm) 15,2 15,5 15,2

15,3

Longitud (cm) 53,1 53,1Log. De la luz (cm) 47 47

Peso en (Kg) 28,160 28,160Fuerza (k*N) 22 22

modulode rotur a en kgcm2 =

22∗4715,3∗15,42



(22∗101,96)∗4715,3∗15,42


cm2




MUESTRA 2


315,4

Ancho (cm) 15,2 15,5 15,2

15,3

Longitud (cm) 53,1 53,1Log. De la luz (cm) 47 47

Peso en (Kg) 28,160 28,160Fuerza (k*N) 26.4 26.4

modulode rotur a en kgcm2 =

26.4∗4715,3∗15,42


modulode rotur a en kgcm2

(26.4∗101,96)∗4715,3∗15,42


cm2



modulode roturaaMpa=3.49Mp

OBSERVACIONES SIN ADITIVO CONCRETO MUESTRA 1

SIN ADITIVO CONCRETO MUESTRA 2

CON ADITIVO 50 (g)

POLIPROPILENO MUESTRA 3

CON ADITIVO 50 (g)

POLIPROPILENO MUESTRA 3

DESCRICCION PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO Alturas (cm) 15,2 15,4 15,6 15,6Anchor (cm) 15,1 15,3 15,2 15,2

Longitud (cm) 53,3 53,1 53,2 53,2Log. De la luz 47 47 47 47Peso en (Kg) 27,948 28,16 28,202 28,202Fuerza (k*N) 26.5 32.5 22 26.4

MODULO DE ROTURA kg/cm2 39,697 36,186 37,181 37,181

MODULO DE ROTURA Mpa 39,697 36,186 37,181 37,181

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

MODULO DE ROTURA kg/cm2MUESTRA

CONCLUSIONES

Una viga para el ensayo de resistencia a la flexión deberá tener, en general, una sección de 150 mm x 150 mm, La carga es aplicada a un tercio central de la viga y el porcentaje de resistencia es de 113.06% a los 28 días, tiempo en el cual la muestra debe dar un resultado de 100% para este ensayo.

Las muestras hechas con POLIPROPILENO marcaron un valor de resistencia menor que las vigas realizadas con la mezcla convencional por lo tanto podemos decir que no contribuye a la resistencia del concreto.

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