Informe DE Diseño DE Mezcla ACI PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE Escuela Profesional de Ing. Civil I. CONTENIDO II. OBJETIVOS.......................................................................................................... 3. IV. Generales..........................................................................

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional de Ing. Civil

I.

CONTENIDO

II.

Introducción............................................................................................................2

III.

OBJETIVOS...........................................................................................................3

3.1. IV.

Generales............................................................................................................3 MARCO TEÓRICO...............................................................................................3

4.1.

Definición:..........................................................................................................3

4.2.

Información sobre los Materiales a Utilizar:......................................................4

4.2.1.

Cemento:......................................................................................................4

4.2.2.

Agua:...........................................................................................................4

4.2.3.

Agregados:...................................................................................................5

4.3.

PROPIEDADES DE LA MEZCLA...................................................................5

4.3.1.

PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO...........................................6

4.3.2.

PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO................................6

4.4.

PASOS EN EL DISEÑO DE LA MEZCLA.......................................................8

4.4.1. V.

SECUENCIA DE DISEÑO.........................................................................8

SELECCIÓN DE PROPORCIONES DEL CONCRETO....................................10

METODO DE LA A.C.I. (Del Comité 211.1).................................................................10 5.1.

SELECCIÓN DE PROPORCIONES DEL CONCRETO................................10

5.1.1. 5.2.

Diseño 245 kg/cm2....................................................................................10

Diseño 210 kg/cm2 en condiciones especiales.................................................13

5.2.1.AGREGADO FINO DE CERRO CON AGREGADO GRUESO DE RÍO. . .13 5.3.

SELECCIÓN DE PROPORCIONES DEL CONCRETO................................16

METODO DE LA A.C.I. (Del Comité 211.1).............................................................16 5.3.1.

Diseño 210 kg/cm2....................................................................................16

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II.

INTRODUCCIÓN

Actualmente, el concreto es el elemento más usado en el ámbito mundial para la construcción, lo que conlleva a la evolución de las exigencias para cada uso del mencionado elemento. La demanda del concreto ha sido la base para la elaboración de los diferentes Diseños de Mezcla, ya que estos métodos permiten a los usuarios conocer no sólo las dosis precisas de los componentes del concreto, sino también la forma más apropiada para elaborar la mezcla. Los Métodos de Diseño de mezcla están dirigidos a mejorar calificativamente la resistencia, la calidad y la durabilidad de todos los usos que pueda tener el concreto. En la usanza cotidiana, la selección de los ingredientes de la mezcla y sus proporciones se llama diseño de mezcla. Este término, aunque común, tiene la desventaja de denotar que la selección es una parte del proceso del diseño estructural. Esto no es correcto porque el diseño estructural se relaciona con el desempeño requerido del concreto, y no con el proporciona miento por memorizado de los materiales que aseguran ese desempeño. El termino americano proporciona miento de la mezcla no es nada excepcional, pero no se usa sobre base universal. Aunque el diseño estructural no se relaciona normalmente con la selección de mezcla, el diseño impone dos criterios para esta selección: la resistencia del concreto y su durabilidad. Es importante agregar un requisito implícito en el sentido de que la trabajabilidad debe ser apropiada para las condiciones decolado. El requisito de trabajabilidad se aplica, digamos, no solo al revenimiento en el tiempo de la descarga desde la mezcladora sino también a una limitación sobre la pérdida del revenimiento hasta el momento de la colocación del concreto. A causa de la dependencia de la trabajabilidad requerida respecto de las condiciones de la obra, por lo que no se deberá fijar la trabajabilidad antes de considerar el procedimiento de construcción.

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III.

OBJETIVOS

III.1. GENERALES

 Realizar el diseño de una mezcla de concreto partir de unos agregados  Previamente analizados.  Optimizar los agregados para obtener un buen desempeño en la mezcla.  Obtener una buena resistencia para el diseño realizado.  Adquirir destreza a la hora de elaborar el diseño de mezcla y cumplir las normas respectivas.  Determinar la combinación más práctica, económica, satisfacción de requerimientossegún condiciones de uso en los sistemas constructivos, para hace r edificacionesdurables, y lograr eficiencia en los procesos constructivos tanto en obra como en planta.  Proporcionar o diseñar una

mezcla de concreto consiste

en determinar

las cantidades relativas de materiales que hay que emplear en la mezcla para obtener un concreto de cuando para un uso determinado.

IV.

MARCO TEÓRICO

IV.1. DEFINICIÓN: Es un proceso que consiste en calcular las proporciones de los elementos que forman el concreto, con el fin de obtener los mejores resultados. Existen diferentes métodos de Diseños de Mezcla; algunos pueden ser muy complejos como consecuencia a la existencia de múltiples variables de las que dependen los resultados de dichos métodos, aun así, se desconoce el método que ofrezca resultados perfectos, sin embargo, existe la posibilidad de seleccionar alguno según sea la ocasión. En oportunidades no es necesario tener exactitud en cuanto a las proporciones de los componentes del concreto, en estas situaciones se frecuenta el uso de reglas generales,

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IV.2. INFORMACIÓN SOBRE LOS MATERIALES A UTILIZAR: IV.2.1. Cemento:  Tipo y Marca del cemento seleccionado  Peso Específico  Peso específico de la puzolana si se trata de cemento adicionales  Superficie especifica

IV.2.2. Agua: Cuando se emplea el agua potable no habrá necesidad de realizar ningún ensayo en el laboratorio, ya que esta agua cumple con todos los requisitos de la norma, pero si el agua no es potable, habrá que realizar el análisis químico en un laboratorio especializado ya que el agua cuando no es normalizado puede influir sobre el tipo de fraguado, calor de hidratación y resistencia de concreto.

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Escuela Académico Profesional de Ing. Civil IV.2.3. Agregados: Tanto el agregado fino como el grueso son los componentes de mayor variabilidad en cuanto a sus propiedades en la mezcla, ya que proviene de diversas canteras y yacimientos con origen de muchos tipos de rocas, por ello es importante los ensayos que se realicen en el laboratorio, recomendado que, aunque sea de una misma cantera cada cierto promedio de tiempo, deberá volverse a realizar los ensayos. Los informes que se deben obtener en el laboratorio deberán ser los siguientes:  Perfil y textura superficial  Análisis granulométrico  Peso específico de masa  Peso unitario seco y compactado  % de absorción y contenido de humedad  Pérdida por abrasión cuando se trata de concretos para pavimentos  Materia orgánica

IV.3. PROPIEDADES DE LA MEZCLA. Las características que se desea en una mezcla de concreto son función de la utilidad que presentará en obra. Así si se quiere utilizarlo en una estructura, se tendrá una resistencia acorde a las solicitaciones y además resistente al intemperismo, es decir que sea estable. En carreteras con losas de concreto, además de su resistencia al intemperismo y a la flexión tracción, deba comportarse adecuadamente frente a la abrasión producida por el tráfico. En depósitos estancos ya sean elevados, en superficie o enterrados, deberá ser impermeable. Para lograr estas cualidades se debe recurrir a procedimientos adecuados de dosificación y en algunos casos el uso de aditivos. Existen algunas propiedades que son comunes a todos los concretos y no dependen de la utilidad especifica. Estas propiedades se pueden dividir en dos grupos: cuando el concreto está en estado fresco y cuando está endurecido.

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IV.3.1. PROPIEDADES DEL CONCRETO FRESCO. A) Consistencia o fluidez. Es la resistencia que opone el concreto a experimentar deformaciones. Depende de la forma, gradación y tamaño máximo del agregado en la mezcla en la mezcla, cantidad de agua de mezclados. La consistencia se mide mediante el ensayo de revenimiento o “slump” con el “Cono de Abrams” (ASTM C-143), para concretos hechos con agregado grueso cuyo tamaño máximo menor de 2”. B) Trabajabilidad. Es la cantidad de trabajo necesaria para compactar al máximo una mezcla de concreto. Depende de la fluidez, la docilidad y el equipo de compactación con que se cuente. Como se puede apreciar, la trabajabilidad es una combinación de muchas variables; de manera que se puede apreciar, la trabajabilidad es una combinación de muchas variables; de manera que se puede la misma trabajabilidad combinando adecuadamente los factores que la definen. C) Homogeneidad. Se refiere a que los componentes del concreto se encuentren en la misma proporción en cualquier parte de la masa. Considerando que el concreto es una mezcla cuyos componentes tienen diferente peso específico, estos tenderán a segregarse. La homogeneidad depende del tipo y tiempo de mezclado, del transporte, de la compactación, etc. Para el muestreo del concreto se debe tomar masas que correspondan al tercio central de una tanda de mezcladora o de un “mixer”. IV.3.2. PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO. A) Elasticidad. Como el concreto no es material linealmente elástico, no sigue en ningún momento la ley de Hooke, es decir que el diagrama esfuerzo deformación no presenta ningún tramo recto. De manera que el “pseudo Módulo de Elasticidad “es la pendiente de la secante a

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Escuela Académico Profesional de Ing. Civil la curva desde el origen a un punto de tensión determinado (generalmente la tensión de trabajo).

Para esfuerzos de trabajo pequeños y alternantes el módulo en el origen puede tomarse como módulo de elasticidad dinámico. El módulo de elasticidad del concreto es una función compleja de muchas variables como la tensión de trabajo, forma de solicitación, duración de las cargas, estado higroscópico, etc. B) Resistencia. La resistencia a la compresión simple del concreto es su propiedad más característica y la que define su calidad. En 1919, Duff Abrams estableció experimentalmente que la resistencia a la compresión es función de la relación agua/cemento (a/c) en forma más significativa que otras variables como la calidad de los agregados, la compacidad, etc. La resistencia aumenta con el tiempo y depende del estado de humedad durante el tiempo y depende del estado de humedad durante el tiempo de depósito. Es de suma importancia predecir la resistencia del concreto a la edad de 28 días a partir de los resultados a edades tempranas. Slater propone la siguiente expresión.

f ' c 28= f ' c 7 + k √ f ' c f'c7 = Resistencia a los 7 días. K = Factor regional que se determina experimentalmente.

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IV.4. PASOS EN EL DISEÑO DE LA MEZCLA IV.4.1. SECUENCIA DE DISEÑO Los siguientes pasos se consideran fundamentales en el proceso de selección de las proporciones de la mezcla para alcanzar las propiedades deseadas en el concreto. Ellos deben efectuarse independientemente de procedimiento de diseño seleccionado. 1. Estudiar cuidadosamente los requisitos indicados en los planos y en las especificaciones de la obra. 2. Seleccionar la resistencia promedio requerida para obtener en obra la resistencia de diseño especificada por el proyectista, en esta etapa se deberá tener en cuenta la desviación estándar y el coeficiente de variación de la compañía constructora, así como el grado del control que se ha de ejercer en obra 3. Seleccionar, en función de las características del elemento estructural y del sistema de locación del concreto, el tamaño máximo nominal del agregado grueso. 4. Elegir la consistencia de la mezcla y expresarla en función del asentamiento de la misma. Se tendrá en consideración, entre otros factores la trabajabilidad deseada, las características de los elementos estructurales y las facilidades de colocación y compactación del concreto. 5. Determinar el volumen de agua de mezclado por unidad de volumen del concreto, considerando el tamaño máximo nominal del agregado grueso, la consistencia deseada y la presencia de aire, incorporado o atrapado en la mezcla.

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Escuela Académico Profesional de Ing. Civil 6. determinar el porcentaje de aire atrapado o el de aire total, se trate de concretos normales o de concretos en los que exprofesamente, por razones de durabilidad, se ha incorporado aire, mediante el empleo de un aditivo. 7. Seleccionar la relación agua-cemento requerida para obtener la resistencia deseada en el elemento estructural. Se tendrá en consideración la resistencia promedio seleccionada y la presencia o ausencia de aire incorporado. 8. Seleccionar la relación agua-cemento requerida por condición de durabilidad. Se tendrá en consideración los diferentes agentes externos e internos que podrían atentar contra la vida de la estructura. 9. Seleccionar la menor de las relaciones agua-cemento elegidas por resistencia y durabilidad, garantizando con ello que se obtendrá en la estructura la resistencia en comprensión necesaria y la durabilidad requerida. 10. Determinar el factor cemento por unidad cúbica de concreto, en función del volumen unitario de agua y de la relación agua-cemento seleccionada. 11. Determinar las proporciones relativas de los agregados fino y grueso. La selección de la cantidad de cada uno de ellos en la unidad cúbica de concreto está condicionada al procedimiento de diseño seleccionado. 12. Determinar, empleando el método de diseño seleccionado, las proporciones de la mezcla, considerando que el agregado está en estado seco y que el volumen unitario de agua no ha sido corregido por humedad del agregado. 13. Corregir dichas proporciones en función del porcentaje de absorción y el contenido de agregados finos y gruesos.

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Escuela Académico Profesional de Ing. Civil 14. Ajustar las proporciones seleccionadas de acuerdo a los resultados de los ensayos de la mezcla realizados en el laboratorio. 15. Ajustar las proporciones finales de acuerdo a los resultados de los ensayos realizados bajo condiciones de obra.

V.

SELECCIÓN DE PROPORCIONES DEL CONCRETO METODO DE LA A.C.I. (DEL COMITÉ 211.1)

V.1. SELECCIÓN DE PROPORCIONES DEL CONCRETO METODO DE LA A.C.I. (Del Comité 211.1) V.1.1. Diseño 245 kg/cm2 1. MATERIALES 1.1.

1.2.

CEMENTO 

Portland ASTM Tipo I



Peso específico: 3.15

AGUA 

1.3.

1.4.

Potable del campus universitario UNC

AGREGADO FINO (de cerro: Guitarrero) 

Peso específico de masa: 2.58



Absorción: 2.08 %



Contenido de humedad: 5.65 %



Módulo de Fineza: 2.77

AGREGADO GRUESO (de cerro: Guitarrero) 

Tamaño máximo nominal: 1”



Peso específico de masa: 2.517



Peso seco compactado: 1469.8

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Absorción: 1.05



Contenido de humedad: 2.36

2. RESISTENCIA A LA COMPRESION REQUERIDA En función del grado de control de calidad en obra 

Eficiente: 1.1* f´c



Buena: 1.2* f´c



Mínimas: 1.3 a 1.5 * f´c

Para un control bueno tenemos: F´cr = 1.2*f´c F´cr = 1.2*245 kg/cm2 F´cr = 294 kg/cm2 3. SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO NOMINAL DEL AGREGADO 

Según la granulometría del agregado grueso corresponde un TMN de 1”

4. SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO 

Consistencia Plástica 3 a 4”

5. VOLUMEN UNITARIO DE AGUA 

Para un slump de 3 a 4” y un TMN de 1” requiere 193 lts

6. CONTENIDO DE AIRE 

Para un TMN de 1” …………………1.5% aire

7. RELACION AGUA/CEMENTO 250……………0.62 294………………x 300…………0.55

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8. FACTOR CEMENTO Fc=

210 =345.63=8.1 bls/m 3 0.5584

9. CONTENIDO DE AGREGADO GRUESO Mf = 2.77 2.60……………0.69 2.77………………x 2.80……………0.67 X = 0.673 Peso de agregado grueso: 0.673*1469.8 989.18 kg

10. VOLUMENES ABSOLUTOS 1.5 193 346 989.18 + + + =0.711 100 1000 3150 2517 Volumen de agregado fino: 1−0.711

0.289

11. PESO DEL AGREGADO FINO P.ag.fino. = 0.289 * 2580 = 745.62 kg

12. DISEÑO EN ESTADO SECO 

Cemento: 346 Kg



Ag. Fino: 746 Kg

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Ag. Grueso: 989 Kg



Agua: 193 Lts

13. CORRECCION POR HUMEDAD 

Ag. Fino Húmedo: 746∗(



5.65 +1)=788.149 kg 100

Ag. Grueso Húmedo: 989∗(

2.36 +1)=1012.34 kg 100

14. APORTE DE AGUA A LA MEZCLA 

Ag. Fino: 5.65 −2.08 ∗746 100 26.63 lts



Ag. Grueso: 2.36 −1.05 ∗989 100 12.96 lts

15. AGUA EFECTIVA 193−(26.63 + 12.96 )=153 lts/m 3

16. PROPORCIONAMIENTO DEL DISEÑO POR m3 

Cemento: 346 Kg



Ag. Fino húmedo: 788 Kg



Ag. Grueso húmedo: 1012 Kg

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Agua: 153 Lts

17. PROPORCIONAMIENTO POR TANDA 

Cemento: 346 Kg * 0.02 = 7 kg



Ag. Fino húmedo: 788 Kg * 0.02 = 16 kg



Ag. Grueso húmedo: 1012 Kg * 0.02 = 21 kg
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