construcciones rurales}.pdf

construcciones rurales}.pdf

1. DISEÑO DE MEZCLAS
MetodoACI
Ing. Hebert Vizconde Poémape
e-mail: [email protected]

2. Conceptosgenerales:
Elcomite211delACIhadesarrolladounprocedimientode
diseñodemezclasbastantesimpleelcual,básandoseen
algunastablaselaboradasmedianteensayosdelosagregados,
nospermitenobtenervaloresdelosdiferentesmaterialesque
integranlaunidadcubicadelconcreto.

3. Esusualquelascaracteristicasdelaobraestablezcan
limitacionesaquientienelaresponsabilidaddediseñarla
mezcla.Entredichaslimitacionespuedenestar:
Relaciónaguacemento.
Contenidodecemento.
Contenidomaximodeaire.
Asentamiento.
Tamañomaximodelagregadogrueso.
Resistenciaencompresiónminima.
Requisitosespecialesrelacionadosconlaresistencia
promedio,elempleodeaditivosolautilizacíondetipos
especialesdecemento.

4. Secuenciade diseño
Seleccióndelaresitenciapromedioapartirdelaresistenciaen
compresiónespecificada,yladesviaciónestandardela
compañíaconstructora.
Seleccióndetamañomaximodeagregado
Seleccióndelasentamiento.
Seleccióndelvolumendeaguadediseño.
Seleccióndelcontenidodelaire.
Selecciondelarelacionagua-cemento,porresistenciay
durabilidad.
Determinaciondelfactorcemento.

5. Determinacióndelcontenidodeagregadogrueso.
Determinaciondevolumenesabsolutosdecemento,aguade
diseño,aireyagregadogrueso.
Determinacióndelvolumenabsolutodelagregadofino.
Determinaciondelpesosecodelagregadofino.
Determinaciondelosvaloresdediseñodelcemento,agua
aireagregadosfinosygruesos.
Correcióndelosvaloresdediseñoporhumedaddel
agregado.
Determinacióndelaproporciónenpeso,dediseñoydeobra
Determinacióndelospesosportandadeunsaco.

6. DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
PROPORCIONAMIENTO DE LAS MEZCLAS DE CONCRETO
COMBINACION CORRECTA
CEMENTO AGREGADO AGUA ADITIVOS
CONCRETO
ESPECIFICADO
Principios
cientificos
“TECNICOS”
Principios
empiricos
“ARTE”
TRABAJABILIDAD del
concreto fresco:Facilidad de
colocacion, compactado y acabado
RESISTENCIA del concreto
endurecido a una edad
especificada

7. DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
CONCRETO
VARIABLES
ADITIVO
COSTO
PASTA DE CEMENTO
AGREGADO
AGUA
CEMENTO
ARENA
GRAVA
RESISTENCIA Y
DURABILIDAD
TRABAJABILIDAD

8. DISEÑO DE MEZCLAS PARA CONCRETO
PROCEDIMIENTOS PARA
DETERMINAR EL
PROPOCIONAMIENTO
METODO DE
PESO
METODO DE
VOLUMEN
ABSOLUTO

9. Especificaciones:sedeseacalcularlasproporcionesdelos
materialesintegrantesdeunamezcladeconcretoaserempleada
enlavigasycolumnasdeunedificiodedepartamentosaser
construidoenlaciudaddeLima.Lasespecificacionesdelaobra
indican:
a.Noexistenlimitacioneseneldiseñoporpresenciade
procesosdecongelación;presenciadeionclorurooataques
porsulfatos.
b.Laresistenciaencompresióndediseµoespecificadaesde
210kg/cm
2
,alos28dias.Ladesviaciónestandaresde20
kg/cm
2
c.Lacondiciondecolocaciónrequierenquelamezclatenga
unaconsistenciaplástica.
d.Eltamañomaximodelagregadogruesoesde1½”
Ejemplo:

10. Materiales:
1.Cemento:
PortlandASTMtipoI“Sol”
Pesoespecifico 3.15
2.Agua:
Potable,delareddeserviciopublico.
3.AgregadoFino:
Pesoespecificodemasa 2.64
Absorción 0.7%
Contenidodehumedad 6.0%
Módulodefineza 2.8
4.AgregadoGrueso
Tamañomaximo 1½”
Pesosecocompactado 1600Kg/m
3
Datosobtenidosen laboratorio

11. Pesoespecificodemasa 2.68
Absorción 0.5%
Contenidodehumedad 2.0%
DETERMINACION DE LA RESITENCIA PROMEDIO
Conociendoquelaresitenciapromediodediseño
especificadaesde210Kg/cm2yqueladesviación
estandardelacompañiaconstructoraesde20kg/cm2,
aplicamosparaelcalculodelaresistenciapromedioel
criterio318delACIutilizandolasecuaciones:
�′
??????�=�′
??????+1,34�………………………... 1
�′
??????�=�′
??????+2,33�−35………….………… 2

12. Reemplazandovalores:
�′
??????�=210+1,34�20 =237
��
��
2
�′
??????�=210+2,33�20−35 =222
��
��
2
De los valoresse seleccionael mayor

13. SELECCIÓN DEL TAMAÑO MAXIMO DEL AGREGADO
Deacuerdoalasespecificacionesdeobra,alagranulometriadel
agregadogruesolecorrespondeuntamañomaximode1½“
SELECCIÓN DEL ASENTAMIENTO
Deacuerdoalasespecificaciones,lascondicionesdecolocación
requierenquelamezclatengaunaconsistenciaplastica,
correspondienteaunasentamientode3”y4”

14. Tabla1 .-Asentamientosrecomendadosparadiversostiposde obras.
Tipo de Estructuras
Slump
máximo mínimo
Zapatasymurosdecimentación
reforzados.
3” 1”
Cimentacionessimplesy
calzaduras.
3” 1”
Vigasymurosarmados 4” 1”
Columnas 4” 2”
Losasypavimentos 3” 1”
ConcretoCiclópeo 2” 1”
Notas:
1)Elslumppuedeincrementarsecuandoseusanaditivos,siemprequeno
semodifiquelarelaciónAgua/Cementoniexistasegregaciónniexudación.
2)Elslumppuedeincrementarseen1”sinoseusavibradorenla
compactación.

15. Tabla 2 .-Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Slump
Tamaño máximo de agregado
3/8” 1/2” 3/4” 1”
11/2”
2” 3” 4”
Concreto sin Aire incorporado
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4”
228 216 205 193
181
169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -----
% Aire atrapado 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incorporado
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----
% de Aire incorporado en función del grado de exposición
Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3
Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4
VOLUMEN UNITARIO DE AGUA

16. Deacuerdoalasiguientetablasedeterminaqueelvolumenunitario
deagua,oaguadediseño,necesarioparaunamezcladeconcreto
cuyoasentamientoesde3”a4”enunamezcladeaguaincorporado
cuyoagregadogruesotieneuntamañomaximode11/2”,esde181
lt/m3

17. CONTENIDO DE AIRE
Tabla 2 .-Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Slump
Tamaño máximo de agregado
3/8” 1/2” 3/4” 1”
11/2”
2” 3” 4”
Concreto sin Aire incorporado
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4” 228 216 205 193 181 169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -----
% Aire atrapado 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incorporado
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----
% de Aire incorporado en función del grado de exposición
Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3
Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4

18. Desdequelaestructuraaservaciadanovahaestarexpuestaa
condicionesdeinterperismosevero,noseconsideranecesario
incorporarairealamezcla.Delatablaanterior,sedeterminaqueel
contenidodeaireatrapadoparaunagregadogruesodetamaño
maximode1½”esde1,0%

19. RELACION AGUA /CEMENTO
Tabla 3 .-Relación Agua/Cemento vs f’c.
f’ca 28 Días
RelaciónAgua/Cementoen
peso
( Kg/cm2 )
Sin aire
incorporado
Con aire
incorporado
450 0.38 -----
400 0.42 -----
350 0.47 0.39
300 0.54 0.45
250 0.62 0.53
200 0.70 0.61
150 0.80 0.71
Norepresentadoenestecaso
problemasdeinterperismoni
deataquesporsulfatos,uotro
tipodeaccionesquepudieran
dañaralconcreto,se
seleccionaralarelaciónagua-
cementounicamentepor
resistencia.
Paraunaresistenciapromedio
correspondientea237kg/cm
2
Porinterporlaciónobtenemos
quelarelacionagua-cemento
porresistenciaesde0,64

20. FACTOR CEMENTO
Elfactorcementosedeterminadividiendoelvolumenunitariode
aguaentrelarelaciónagua-cemento:
??????������������=
181
0,64
=283
��
�
3
=6,7������/�
3

21. CONTENIDODEAGREGADO GRUESO
Tamaño Maximo
Nominal del
Agregado Grueso
Volumendeagregadogrueso,secoycompactado,
porunidaddevolumendelconcreto,para
diversosmódulosdefinezadelfino
2,40 2,60 2,80 3,00
3/8" 0,50 0,48 0,46 0,44
1/2" 0,59 0,57 0,55 0,53
3/4" 0,66 0,64 0,62 0,60
1" 0,71 0,69 0,67 0,65
1 1/2" 0,76 0,74 0,72 0,70
2" 0,78 0,76 0,74 0,72
3" 0,81 0,79 0,77 0,75
6" 0,87 0,85 0,83 0,81
Pesodelagregado
grueso
=0,72x1600
=1152kg/m
3
Peso seco
compactado

23. CALCULO DE VOLUMENES ABSOLUTOS
Conocidoslospesosdelcemento,aguayagregadogrueso,asícomo
elvolumendeaire,seprocedeacalcularlasumadelosvolumenes
absolutosdeestosingredientes:
Cemento………………………… ....238/3,15x1000=0,090m
3
Agua…………………………… ......181/1x1000=0,181m
3
Aire………………………………… 1,0% =0,010m
3
Agregadogrueso………………… ...1152/2,68x1000=0,430m
3
Sumadevolumenesconocidos =0,711m
3

24. CONTENIDO DE AGREGADO FINO
Elvolumenabsolutodeagregadofinoseráigualaladiferenciaentre
launidadylasumadelosvolumenesabsolutosconocidos.Elpeso
delagregadofinoseráigualasuvolumenabsolutomultiplicadopor
elpesosólido.
Volumenabsolutodeagregadofino=1–0,711=0,289m
3
Pesodelagregadofinoseco=0,289x2,64x1000=763kg/m
3

25. VALORES DE DISEÑO
Lascantidadesdematerialesaserempleadoscomovaloresde
diseñoserán:
Cemento……………………………………… ..283kg/m
3
Aguadediseño………………………………… 181lt/m
3
Agregadofinoseco…………………………… .763kg/m
3
Agregadogruesoseco………………………… .1152kg/m
3

26. CORRECCION POR HUMEDAD DEL AGREGADO
Lasproporcionesdelosmaterialesqueintegranlaunidadcubica
delconcretodebesercorregidaenfunciondelascondiciones
dehumedaddelosagregadosfinosygruesos,afindeobtener
losvaloresaserutilizadosenobra.
Pesohumedodel:
Agregadofino……………… ....763x1,060=809kg/m
3
Agregadogrueso……………… 1152x1,020=1175kg/m
3
+ 6%
+2%

27. Acontinuacióndeterminamoslahumedadsuperficialdelagregado:
Humedadsuperficialdel:
Agregadofino…………………………… ..6,0–0,7=+5,3%
Agregadogrueso………………………… ..2,0–0,5=+1,5%
Ylosaportesdelosagregadosserán:
Aportesdehumedaddel:
Agregadofino……………… 763x(+0,053)=+40lt/m
3
Agregadogrueso…………… .1152x(+0,015)=+17lt/m
3
Aportedehumedaddelosagregados =+57lt/m
3
Aguaefectiva=181–57=124lt/m
3

28. Ylospesosdelosmaterialesyacorregidosporhumedaddel
agregado,aserempleadosenlasmezclasdeprueba,serán:
Cemento………………………………… .283kg/m
3
Aguaefectiva…………………………… .124lt/m
3
Agregadofinohumedo………………… ..809kg/m
3
Agregadogruesohúmedo……………… ..1175kg/m
3

29. PROPORCION EN PESO
Laproporciónenpesodelosmateriales,sincorregiryya
corregidaporhumedaddelagregado,serán:
283
283
:
763
283
:
1152
283
=1:2,7:
4
27
��
��������������
283
283
:
809
283
:
1175
283
=1:2,85:
4,15
18,5

??????�
�??????????????????(corregido)
Relacionagua-cementodediseño=181/283=0,64
Relaciónagua-cementoefectiva=124/283=0,44(corregida)

30. PESO POR TANDA DE UN SACO
Paraconocerlacantidaddematerialesquesenecesitanenuntanda
deunsaco,esnecesariomultiplicarlaproporciónenpeso,ya
corregidaporhumedaddelagregado,poreldeunsacodecemento.
Cemento………………………… .1x42,5=42,5kg/saco
Aguaefectiva…………………… . =18,5lt/saco
Agregadofinohúmedo………… ..2,85x42,5=121,0kg/saco
Agregadogruesohúmedo………..4,15x42,5=176,4kg/saco

31. ADICIONES
Puzolanasyescoriasasicomoaditivosdediversanaturalezason
algunasvecesadiconadosalamezcladeconcretocomoun
reemplazoparcialdelcemento,paramejorarsutrababilidad,
resitenciaalataquedesulfatosylareactividadalkali.Siunaditivo
esrequeridoenlamezclaestadebehacerseenelcalculoprimerodel
volumenusandoenladeterminaciondelcontenidodeagregadofino.
Porejemplo:
Asumimosque75kgdecenizasvolanteconunadensidadrelativa
(gravedadespecifica)de2,5fueronusadosenadicionalcontenido
originaldelcemento.Elcontenidoenvolumendelacenizasvolante
sera:

32. ??????
??????+??????
=
181
283+75
=0,51
75��
2,5�1000
��
�
3
=0,03�
3
La relacionaguamaterial cementantesera:
La relacionde agua–cementoportlandseria:
??????
??????
=
181
283
=0,64

33. El volumende agregadofinose veráreducidoen 0,03 m
3
, para
permitirel usode la cenizavolante.
LacantidaddePuzolanayelcalculodelvolumenpodriantambien
habersederivadoenconjuncionconelprimercalculodecontenido
decemento,usandolarelacionagua–materialcementantede0,64.
Porejemplo,asumimosqueun15%dematerialcementantees
especificadoaserpuzolanay:

??????
????????????
�
??????
(??????+??????)
=0,64

34. Luegotenemosque:
�=181�??????+??????=283��
??????=283�
15
100
=42.45��
y
??????=283−42,45=240.55��
Estossonloscalculosapropiadosaseguirparaesteyotras
adiciones.

35. EN EL CASO QUE NO SE CUENTEN CON DATOS
ESTADISTICSO SOBRE LA PRODUCCION
ParaelcasoenelquenocontemoscondatosdeDesviacion
Standardedatosanteriores.
�′
??????�=�′
??????+1,34�………………………... 1
�′
??????�=�′
??????+2,33�−35………….………… 2
Kg/cm
2

36. Elcomiteeuroperodelconcretorecomiendautilizarlasiguiente
fórmula:
�′
??????�=�
′
??????
/(1−���)
�=����??????�??????���������??????��??????��,��������������??????�������
�??????��??????���������:
Gradode Control Valor (%)
Laboratorio 5%
Excelente en obra 10% -12%
Bueno 15%
Regular 18%
Inferior 20%
Malo 25%
??????���??????�??????���������??????��??????�����??????�������������������

37. Tabla factor ??????
Factorquedependedel%
deresultados<f’cquese
admitenolaprobabilidad
deocurrencia,suvalorse
obtienedelasiguiente
tabla.

38. PRACTICA DE AULA

39. Sedeseacalcularlasproporcionesdelosmaterialesintegrantes
deunamezcladeconcretoaserempleadaenlaconstrucciónde
unpilardeunpuente,elementoestructuralquevaaestar
expuestoalaaccióndelaguaenunazonadelasierraperuanaen
laquelastemperaturaspuedendescenderhasta-18°C.Las
especificacionesdelaobranindican:
a)Eneldiseñodeberáconsiderarselaposibilidadde
congelaciónporpresenciadehúmedadybajastemperaturas,
debiendoincorporarseairealamezcla.
b)Laresistenciaencompresióndediseñoespecificadaesde
245kg/cm
2
alos28dias.Ladesviaciónestándardela
compañíaconstructoraesde23kg/cm
2
.

40. c)Lascondicionesdecolocaciónrequierenunamezclade
consistenciaseca.
1.Cemento:
PortlandASTMtipoI“Pacasmayo”
Pesoespecifico 3.12
2.Agua:
Derío.Cumpleconlascondicionesdeaguasnopotablesa
serempleadasenconcreto.

41. 3.AgregadoFino:
Pesoespecificodemasa 2.72
Absorción 1,2%
Contenidodehumedad 5.0%
Módulodefineza 2.7
4.AgregadoGrueso
Tamañomaximo 1”
Pesosecocompactado 1520Kg/m
3
Pesoespecificodemasa 2.65
Absorción 0.7%
Contenidodehumedad 0,32%

42. Tabla1 .-Asentamientosrecomendadosparadiversostiposde obras.
Tipo de Estructuras
Slump
máximo mínimo
Zapatasymurosdecimentación
reforzados.
3” 1”
Cimentacionessimplesy
calzaduras.
3” 1”
Vigasymurosarmados 4” 1”
Columnas 4” 2”
Losasypavimentos 3” 1”
ConcretoCiclópeo 2” 1”
Notas:
1)Elslumppuedeincrementarsecuandoseusanaditivos,siemprequeno
semodifiquelarelaciónAgua/Cementoniexistasegregaciónniexudación.
2)Elslumppuedeincrementarseen1”sinoseusavibradorenla
compactación.

43. Tabla 2 .-Cantidades aproximadas de agua de amasado para diferentes slump, Tamaño Máximo de agregado y contenido de aire.
Slump
Tamaño máximo de agregado
3/8” 1/2” 3/4” 1”
11/2”
2” 3” 4”
Concreto sin Aire incorporado
1” a 2” 207 199 190 179 166 154 130 113
3” a 4”
228 216 205 193
181
169 145 124
6” a 7” 243 228 216 202 190 178 160 -----
% Aire atrapado 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0.3 0.2
Concreto con aire incorporado
1” a 2” 181 175 168 160 150 142 122 107
3” a 4” 202 193 184 175 165 157 133 119
6” a 7” 216 205 197 184 174 166 154 -----
% de Aire incorporado en función del grado de exposición
Normal 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1
Moderada 8 5.5 5 4.5 4.5 4 3.5 3
Extrema 7.5 7 6 6 5.5 5 4.5 4

44. Tabla 3 .-Relación Agua/Cemento vs f’c.
f’ca 28 Días
RelaciónAgua/Cementoen
peso
( Kg/cm2 )
Sin aire
incorporado
Con aire
incorporado
450 0.38 -----
400 0.42 -----
350 0.47 0.39
300 0.54 0.45
250 0.62 0.53
200 0.70 0.61
150 0.80 0.71

45. Tamaño Maximo
Nominal del
Agregado Grueso
Volumendeagregadogrueso,secoycompactado,
porunidaddevolumendelconcreto,para
diversosmódulosdefinezadelfino
2,40 2,60 2,80 3,00
3/8" 0,50 0,48 0,46 0,44
1/2" 0,59 0,57 0,55 0,53
3/4" 0,66 0,64 0,62 0,60
1" 0,71 0,69 0,67 0,65
1 1/2" 0,76 0,74 0,72 0,70
2" 0,78 0,76 0,74 0,72
3" 0,81 0,79 0,77 0,75
6" 0,87 0,85 0,83 0,81