FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
SEMANA 15: ENSAYOS ACELERADOS DE RESISTENCIA DEL CONCRETO EVALUACION DE LA CALIDAD ENSAYOS SOBRE ESTRUCTURAS
ASIGNATURA:
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO DOCENTE:
ING. DAVID ABEL GONZALEZ GONZALEZ MANRIQUE MANRIQUE DE LARA INTEGRANTES: 1. CAUPER SALAZAR, PILAR 2. JÁUREGUI DEXTRE, LIA NELLY 3. LINARES CURICO, ROSY ESTHER
- NOVIEMBRE 2017 -
15.1. ENSAYOS ACELERADOS ACELERADOS DE RESISTENCIA RESISTENCIA DE CONCRETO CONCRETO Las muestras serán ensayadas de acuerdo con el “Método para ensayos de cilindros de concreto a la compresión” (designación C-39 de la ASTM
o ICONTEC 550 Y 673). La preparación y ensayo de cilindros de prueba que testifiquen la calidad de los concretos usados en la obra será obligatoria, corriendo ella de cuenta del Contratista, pero bajo la supervigilancia de la Interventoría. Cada ensayo debe constar de la rotura de por lo menos cuatro cuerpos de prueba. La edad normal para ensayos de los cilindros de prueba será de veintiocho (28) días, pero para anticipar información que permitirá la marcha de la obra sin demoras extremas, dos de los cilindros de cada ensayo serán probados a la edad de siete (7) días, calculándose la resistencia correlativa que tendrá a los veintiocho (28) días. En casos especiales, cuando se trate de concreto de alta resistencia y ejecución rápida, es aceptable la prueba de cilindros a las 24 horas, sin abandonar el control con pruebas a 7 y 28 días. Durante el avance de la obra, el Interventor podrá tomar las muestras o cilindros al azar que considere necesarios para controlar la calidad del concreto. El Contratista proporcionará la mano de obra y los materiales necesarios y ayudará al Interventor, si es requerido, para tomar los cilindros de ensayo. El valor de los ensayos de laboratorio ordenados por el Interventor será por cuenta del Contratista. Para efectos de confrontación se llevará un registro indicador de los sitios de la obra donde se usaron los concretos probados, la fecha de vaciado y el asentamiento. Se hará una prueba de rotura por cada diez metros cúbicos de mezcla a colocar para cada tipo de concreto. Cuando el volumen de concreto a vaciar en un (1) día para cada tipo de concreto sea menor de diez metros cúbicos, se sacará una prueba de rotura por cada tipo de concreto o elemento estructural, o como lo indique el Interventor; para atraques de tuberías de concreto se tomarán dos cilindros cada 6 metros cúbicos de avance. Las pruebas serán tomadas separadamente de cada máquina mezcladora o tipo de concreto y sus resultados se considerarán también separadamente, o sea que en ningún caso se deberán promediar juntos los resultados de cilindros provenientes pr ovenientes
de diferentes máquinas mezcladoras o tipo de concreto. La resistencia promedio de todos los cilindros será igual o mayor a las resistencias especificadas, y por lo menos el 90% de todos los ensayos indicarán una resistencia igual o mayor a esa resistencia.
15.1.1 METODOLOGÍA PARA
EVALUAR
LA
CALIDAD DEL
CONCRETO Hoy en día la normatividad vigente en muchos países especifica métodos para evaluar la calidad del concreto, mediante el ensayo a la compresión de muestras del concreto colocado en obra, en la forma
de
probetas
cilíndricas,
según
procedimientos
normalizados. Generalmente para cada ensayo, a una edad determinada, se preparen dos especímenes; que se realice no menos de un ensayo por cada 120 m3 de concreto estructural; o 450 m2 de losa y no menos de un ensayo por cada día de vaciado. Las condiciones de los especímenes y el sistema de curado se encuentran bien normalizados. La edad para pruebas de resistencia es de 28 días o una edad menor, en la cual el concreto va a recibir la carga completa a su esfuerzo máximo, la misma que deberá ser especificada
15.1.2 CRITERIOS PARA UNA BUENA EVALUACIÓN: Los métodos de evaluación difieren según la metodología de diseño aplicada en la estructura: a) Para estructuras diseñadas por esfuerzos permisibles, cargas de servicio y la teoría aceptada de esfuerzos y deformaciones lineales en flexión, el procedimiento es el siguiente:
Se considera conforme el concreto de la construcción cuando el promedio de cualquier grupo de cinco ensayos de resistencia consecutivos, de especímenes curados en el Laboratorio, que representen a cada clase de concreto, sea igualo mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más
de 20% de los ensayos de resistencia den valores menores que la resistencia especificada. b) Cuando se trate de estructuras diseñadas por el método de diseño a la rotura, es decir, cuando el dimensionamiento de los elementos de concreto armado se basa en cálculos sobre la resistencia a la rotura, el concreto se considera conforme cuando el promedio de cualquier grupo de 3 ensayos consecutivos de resistencia, de especímenes curados en el Laboratorio, que represente a cada clase de concreto, sea igual o mayor que la resistencia especificada (f'c) y no más del 10% de los ensayos de resistencia tendrán valores menores que la resistencia especificada. Este método de evaluación se aplica también en el caso de las estructuras de concreto pretensado. En ambos casos, la evaluación y aceptación del concreto se puede juzgar inmediatamente, dado que los resultados de las pruebas se reciben en el curso de la obra.
Ejemplo: Como ejemplo, se expone el registro de control de calidad de un concreto de resistencia especificada f'c = 245 con las siguientes series de resultados, cuyos promedios en grupos de 5 y 3, para los casos señalados anteriormente, se anotan en las columnas respectivas. Aplicando los dos criterios reglamentarios, el concreto del ejemplo sería considerado conforme. Para analizar el comportamiento del concreto se recomienda llevar "Gráficos de Control" sobre los resultados de ensayos de resistencia a compresión a 28 días, de modo de visualizar la información disponible. En abscisas se indica la secuencia cronológica de resultados, mientras en ordenadas se señalan las resistencias obtenidas. Para fijar los límites de variación de las resistencias se trazan líneas paralelas correspondientes a la resistencia especificada: f'c y la resistencia promedio utilizada para
dosificar el concreto: fc. Alternativas: Las especificaciones del Reglamento Nacional fueron inspiradas en el "Building code Requirements for Reinforce Concrete" del Instituto Americano del Concreto (A.C.I.), vigente en la época de su promulgación. Posteriormente, el ACI ha modificado el criterio. Es así que el Reglamento modificado en 1977 establece un sistema único para la aceptación de la resistencia, el cual es aplicable a todo concreto usado en estructuras diseñadas de acuerdo con dicho reglamento, sin tomar en cuenta el método de diseño utilizado. Se considera que la resistencia del concreto es satisfactoria si el promedio de cualquier conjunto de tres pruebas consecutivas permanece por encima de la resistencia. especificada (f'c) y ningún ensayo individual de resistencia resulte menor que la especificada (f'c) en más de 35 K/cm2. Ocasionalmente, pueden realizarse pruebas de resistencia en las que no se cumpla con estos criterios (probablemente una vez en 100 pruebas), aunque el nivel de resistencia y la uniformidad del concreto sean satisfactorios. Puede haber tolerancia para tales desviaciones, estadísticamente normales, al decidir si el nivel de resistencia que se produce es adecuado o no. En términos de probabilidad de falla, el criterio de un resultado de resistencia menor de 35 K/cm2 que la resistencia especificada (f'c) se adapta favorablemente a un número pequeño de ensayos. Por ejemplo, si únicamente se hacen cinco ensayos en una obra pequeña, es evidente que si los resultados de cualquiera de ellas (promedio de dos cilindros) es menor que la resistencia especificada (f'c) en más de 35 Kg/cm2, el criterio no se cumple.
Ensayos de estructuras
Líneas de investigación
Ensayos de estructuras (estáticos, dinámicos, de fatiga).
Determinación del comportamiento de estructuras frente a la vibración.
Determinación experimental de esfuerzo y fatiga.
Certificación y homologación de elementos estructurales.
PROYECTOS: TANGO: Tecnología aplicada a objetivos comerciales a corto plazo. Realización de un ensayo de fatiga de un fuselaje de fibra de carbono (4 metros de diámetro X 6.5 metros de longitud), con vistas a conseguir mayores reducciones de los costes de operación del transporte de aeronaves civiles. Ensayos estructurales. Programa METEOR.Ensayos estáticos y de fatiga, a temperatura ambiente y otras temperaturas.
SERVICIOS Realización de ensayos estructurales: Estudio y realización de ensayos estructurales (estáticos, fatiga y vibración) en estructuras dentro del campo aeroespacial. Antiguamente se decía que los agregados eran elementos inertes dentro del concreto ya que no intervenían directamente dentro de las reacciones químicas, la tecnología moderna se establece que siendo este material el que mayor % de participación tendrá dentro de la unidad cúbica de concreto sus propiedades y características diversas influyen en todas las propiedades del concreto. La influencia de este material en las propiedades del concreto tiene efectos importantes no sólo en el acabado y calidad final del concreto sino también sobre la trabajabilidad y consistencia al estado plástico, así como sobre la durabilidad, resistencia, propiedades elásticas y térmicas, cambios volumétricos y peso unitario del concreto endurecido. La norma de concreto E-060, recomienda que ha pesar que en ciertas circunstancias agregados que no cumplen con los
requisitos estipulados han demostrado un buen comportamiento en experiencias de obras ejecutadas, sin embargo, debe tenerse en cuenta que un comportamiento satisfactorio en el pasado no garantiza buenos resultados bajo otras condiciones y en diferentes localizaciones, en la medida de lo posible deberán
usarse
agregados
que
cumplan
con
las
especificaciones del proyecto.
15.1.3 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO: Los ensayos no destructivos son una herramienta útil para determinar la calidad del hormigón endurecido, pero en ningún caso reemplazan a los destructivos. En el caso de estructuras de dudosa calidad, ya sea afectadas por esfuerzos o ataques de elementos agresivos al hormigón, se suele aplicar esta técnica con el fin de efectuar un diagnóstico preliminar del elemento en estudio. Efectuado éste, se podrán investigar las zonas con mayor daño con técnicas destructivas, y emitir una opinión más fundada sobre la estructura. En general se puede señalar, que los ensayos no destructivos son la etapa previa de los ensayos. Entre las pruebas no destructivas se encuentra el uso del equipo ultrasónico. Con esta prueba es posible determinar el grado de homogeneidad, entre otras características. Esto se logra a través de mediciones de la velocidad ultrasónica sobre el material que se va a probar.
ALCANCES Los materiales que se ensayan con este método son heterogéneos, como la madera y el hormigón; se excluyen los metales, ya que provocan una serie de irregularidades que afectan los resultados obtenidos. Así el equipo hace posible conocer el hormigón en las siguientes cualidades: homogeneidad, la presencia de fisuras, los huecos, los cambios en hormigón debidos a diferentes causas como
ataques del fuego y bioquímicos, así como también la calidad del hormigón.
GENERALIDADES EQUIPO Existen varios tipos de equipos, pero en lo esencial poseen transductores capaces de marcar el tiempo de propagación de una onda a través del hormigón.
UTILIZACIÓN Como Usar el Equipo Cuidadosamente se elige la muestra o el elemento que se va a ensayar y se toman tres lecturas como mínimo, anotando el tiempo de propagación de la onda en el hormigón y la distancia entre transductores o terminales; estas distancias no deben exceder de 400 mm y se recomienda que sean lo más constantes posibles para asegurarse de que las lecturas obtenidas sean uniformes. Una vez que la onda se transmite a través del hormigón, es captada por el transductor receptor, el cual convierte la energía mecánica de la onda en pulso electrónico. Después de recibido, se obtendrá el tiempo de propagación de la onda en el hormigón que, junto con la distancia entre transductores, nos ayudará a saber la velocidad de pulso. Esta velocidad se compara con diferentes criterios existentes y es así como se conocerá el estado del hormigón ensayado. Se debe asegurar que los transductores tengan un buen acoplamiento sobre la superficie del hormigón. Esto se logra colocando entre la superficie de hormigón y los transductores vaselina. En superficies muy rugosas se deberá efectuar un tratamiento previo. Al colocar los transductores sobre la superficie del hormigón se debe: Procurar no moverlos, ya que se puede generar ruido y consecuentemente lecturas erróneas. Mantener firmes los transductores hasta que la lectura sea definida
15.2 EVALUACION DE LA CALIDAD DEL CONCRETO 15.2.1 ETAPAS DEL CONTROL DE CALIDAD La ejecución de pavimentos de concreto comprende las distintas capas que constituyen la estructura: terraplén, sub-base, base y el concreto propiamente dicho. La primera etapa del control de calidad comienza con los componentes del concreto. Una vez que se puede asegurar que los componentes que se emplean son los apropiados, se debe asegurar que las proporciones que intervienen en la mezcla sean las que corresponden a la dosificación elegida, Asegurada las proporciones de la mezcla, se debe constatar que el hormigón este correctamente mezclado, que sea homogéneo y que presente características adecuadas en estado fresco. El concreto fresco debe colocarse dentro de moldes o dentro de un equipo pavimentado y debe compactarse adecuadamente.
15.2.2 LA RECOMENDACION DE LA NORMA E060, DEL ACI, ASTM. CAPITULO
5: CALIDAD DEL CONCRETO, MEZCLADO Y COLOCACION
5.2 DOSIFICACIÓN DEL CONCRETO 5.2.1 La dosificación de los materiales para el concreto debe establecerse para permitir que se logre la trabajabilidad y consistencia que permitan colocar fácilmente el concreto dentro del encofrado y alrededor del refuerzo bajo las condiciones de colocación que vayan a emplearse, etc.
5.3 DOSIFICACIÓN BASADA EN LA EXPERIENCIA EN OBRA O EN MEZCLAS DE PRUEBA 5.3.1 Desviación estándar 5.3.1.1 Cuando se dispone de registros de ensayos, debe establecerse la desviación estándar de la muestra, Ss.
5.3.1.2 Cuando no se dispone de registros de ensayos que se ajusten a los requisitos, pero sí se tenga un registro basado en 15 a 29 ensayos consecutivos, se debe establecer la desviación estándar de la muestra.
5.3.2.2 Cuando una instalación productora de concreto no tenga registros de ensayos de resistencia en obra para el cálculo de Ss que se ajusten a los requisitos debe determinarse de la Tabla 5.3, y la documentación relativa a la resistencia promedio debe cumplir con los requisitos.
5.3.3 Documentación de la resistencia promedio a la compresión
5.3.3.1 Cuando se empleen registros de ensayos para demostrar que las dosificaciones propuestas para el concreto
producirán
la
resistencia
promedio
requerida, dichos registros deben representar los materiales y condiciones similares a las esperadas.
5.3.3.2 Cuando no se dispone de un registro aceptable de resultados de ensayos en obra, se permite que la dosificación del concreto se establezca con mezclas de prueba que cumplan con Los materiales propuestos para la obra. Las mezclas de prueba cuyas dosificaciones y consistencias son las requeridas para la obra propuesta. deben prepararse empleando al menos tres relaciones agua-material cementante o contenidos de cemento diferentes que produzcan un rango de resistencias que abarquen f’cr, etc.
5.4
DOSIFICACIÓN
CUANDO
NO
SE
CUENTA
CON
EXPERIENCIA EN OBRA O MEZCLAS DE PRUEBA 5.4.1 Si los datos requeridos por 5.3 no están disponibles, la dosificación del concreto debe basarse en otras experiencias o información con la aprobación del profesional responsable de la obra y de la Supervisión.
5.5 REDUCCIÓN DE LA RESISTENCIA PROMEDIO A LA COMPRESIÓN En la medida que se disponga de más datos durante la construcción, se permitirá reducir la cantidad por la cual la resistencia promedio reque rida, f’cr, debe exceder de f’c.
5.6 EVALUACIÓN Y ACEPTACIÓN DEL CONCRETO 5.6.1 El concreto debe ensayarse de acuerdo con los requisitos .Los ensayos de concreto fresco realizados en la obra, la preparación de probetas que se vayan a ensayar en laboratorio y el registro de temperaturas del concreto fresco mientras se preparan las probetas para los ensayos de resistencia debe ser realizado por técnicos calificados en ensayos de campo
5.6.2 Frecuencia de los ensayos 5.6.2.1 Las muestras para los ensayos de resistencia de cada clase de concreto colocado cada día deben tomarse no menos de una vez al día, ni menos de una vez por cada 50 m3 de concreto, ni menos de una vez por cada 300 m2 de superficie de losas o muros.
5.6.2.2 Cuando en un proyecto dado el volumen total de concreto sea tal que la frecuencia de ensayos requerida proporcione menos de cinco ensayos de resistencia para cada clase dada de concreto, etc.
5.6.3 Probetas curadas en laboratorio 5.6.3.1 Las muestras para los ensayos de resistencia deben tomarse de acuerdo con los ― Standard.
5.6.3.2 Las probetas cilíndricas para los ensayos de resistencia deben ser fabricadas y curadas en laboratorio.
5.6.4 Probetas curadas en obra 5.6.4.1 Si lo requiere la Supervisión, deben realizarse ensayos de resistencia de probetas cilíndricas curadas en condiciones de obra.
5.6.4.2 El curado de las probetas bajo condiciones de obra deberá realizarse en condiciones similares a las del elemento estructural al cual ellas representan.
5.6.5 Investigación de los resultados de ensayos con baja resistencia
5.6.5.1 Si algún ensayo de resistencia de cilindros curados en el laboratorio es menor que f’c en más de
los valores dados, deben tomarse medidas para asegurar que no se pone en peligro la capacidad de carga de la estructura, etc.
5.7 PREPARACIÓN DEL EQUIPO Y DEL LUGAR DE COLOCACIÓN DEL CONCRETO 5.7.1 La preparación previa a la colocación del concreto debe incluir Las cotas y dimensiones de los encofrados y los elementos estructurales deben corresponder con los planos. Las barras de refuerzo, el material de las juntas, los anclajes y los elementos embebidos deben estar correctamente ubicados.
5.8 MEZCLADO DEL CONCRETO 5.8.1 La medida de los materiales en la obra deberá realizarse por medios que garanticen la obtención de las proporciones especificadas.
5.8.2 Todo concreto debe mezclarse hasta que se logre una distribución uniforme de los materiales.
5.8.3 El
concreto
premezclado
debe
mezclarse
y
entregarse de acuerdo con los requisitos.
5.8.4 El concreto preparado en obra deberá ser mezclado en una mezcladora capaz de lograr una combinación total de los materiales.
5.9 TRANSPORTE DEL CONCRETO 5.9.1 El concreto debe ser transportado desde la mezcladora hasta el sitio final de colocación empleando métodos que eviten la segregación o la pérdida de material.
5.9.2 El equipo de transporte debe ser capaz de proporcionar un abastecimiento de concreto en el sitio de colocación sin segregación de los componentes.
5.10 COLOCACIÓN DEL CONCRETO 5.10.1 El concreto debe ser depositado lo más cerca posible de su ubicación final para evitar la segregación debida a su manipulación o desplazamiento.
5.10.2 La colocación debe efectuarse a una velocidad tal que el concreto conserve su estado plástico en todo momento y fluya fácilmente dentro de los espacios entre el refuerzo, etc.
5.11 PROTECCIÓN Y CURADO 5.11.1 A menos que se empleen métodos de protección adecuados autorizados por la Supervisión.
5.11.2 La temperatura del concreto al ser colocado no deberá ser tan alta como para causar dificultades debidas a pérdida de asentamiento.
5.11.8 Curado acelerado 5.11.8.1 El curado con vapor a alta presión, vapor a presión atmosférica, calor y humedad, u otro proceso aceptado, puede emplearse para acelerar el desarrollo de resistencia y reducir el tiempo de curado.
5.12 REQUISITOS PARA CLIMA FRÍO 5.12.1 Para los fines de esta Norma se considera como clima frío a aquel en que,
en cualquier momento del
vaciado, la temperatura ambiente pueda estar por debajo de 5º C.
5.12.2 Durante el proceso de colocación el concreto deberá fabricarse con aire incorporado, deberá tenerse en obra equipo adecuado para calentar el agua, así como para proteger el concreto cuando la temperatura ambiente esté por debajo de 5ºC.
5.12.3 Cuando la temperatura del medio ambiente es menor de 5º C, la temperatura del concreto ya colocado deberá ser mantenida sobre 10º C durante el período de curado.
5.13 REQUISITOS PARA CLIMA CÁLIDO 5.13.1 Para los fines de esta Norma se considera clima cálido cualquier combinación de alta temperatura ambiente, baja humedad relativa y alta velocidad del
viento, que tienda a perjudicar la calidad del concreto fresco o endurecido.
5.13.2 Durante el proceso de colocación del concreto en climas cálidos, deberá darse adecuada atención a la temperatura de los ingredientes.
5.13.3 A fin de evitar altas temperaturas en el concreto, pérdidas de asentamiento, fragua instantánea o formación de juntas, podrán enfriarse los ingredientes del concreto antes del mezclado o utilizar hielo, en forma de pequeños gránulos o escamas, como sustituto de parte del agua del mezclado.
15.3 ENSAYOS SOBRE ESTRUCTURAS: 15.3.1 CONSIDERACIONES GENERALES Suele ocurrir que una estructura controlada o no durante su ejecución, ofrezca dudas sobre su comportamiento, ya sea por la aparición de deformaciones, agrietamientos o desintegración del hormigón. Estas anomalías pueden tener su origen en deficiencias propias de la estructura, en accidentes (incendios, explosiones, choques) o en usos diferentes de aquellos para los que fue proyectada originalmente. En todas las situaciones antes mencionadas puede considerarse necesario, a los efectos de dictaminar sobre las condiciones de seguridad de la estructura, determinar las propiedades del hormigón que la constituye. Así, los casos en que se hace necesaria la evaluación de una estructura de hormigón en servicio pueden resumirse en:
No cumplimiento de la resistencia potencial especificada para el hormigón (estructuras nuevas)
Incertidumbre sobre las características de la estructura:
Obras en las que no se dispone de antecedentes relativos a la construcción.
Cambio de destino de una estructura en funcionamiento.
Presencia de patologías constructivas y/o estructurales
Estructuras siniestradas (sismos, incendios, atentados, etc.)
Entre las causas de patologías más frecuentes se pueden mencionar:
Errores de proyecto
Materiales inadecuados
Deficiencias de ejecución
Ambientes agresivos
Uso inadecuado de la estructura
Siniestros
Entre las patologías constructivas y/o estructurales que pueden presentarse encontramos:
* Fisuras y grietas. causadas por:
Retracción plástica
Retracción por secado
Variaciones térmicas
Patología de la fachada de un edificio. Los deterioros de la fachada indican que pueden ser debidos a fallos en la cimentación, por lo que, si no se actúa sobre ella, difícilmente podrá resolverse el problema.
15.3.1 ENSAYOS SOBRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Los ensayos sobre elementos estructurales son un tipo de ensayos "in situ" llevados a cabo para realizar un reconocimiento geotécnico. En líneas generales, la interpretación de cada ensayo se realiza mediante análisis inverso del elemento correspondiente. Con carácter general, estos ensayos pueden ser de dos tipos: 1. Ensayos sobre elementos reales, que forman parte de la estructura geotécnica (generalmente cimentación), a una carga no superior a la de proyecto. 2. Ensayos
sobre
elementos
adicionales,
construidos
especialmente para su ensayo, y que pueden, por tanto, ser cargados hasta rotura. En cualquier caso, se deben medir las deformaciones. Como resultados del ensayo se obtienen la admisibilidad de estas deformaciones, es decir, el cumplimiento de las condiciones de proyecto, y los parámetros de deformabilidad del terreno. En el segundo caso, se obtienen además la comprobación del coeficiente de seguridad frente a rotura, y los parámetros de resistencia del terreno. Dentro de estos ensayos cabe considerar:
Control de hinca de pilotes.
Pruebas de carga (horizontal o vertical) de pilotes.
Ensayos de integridad en pilotes y pantallas.
Control de asientos en:
Cimentaciones.
Terraplenes experimentales o reales para análisis de consolidación.
También se podrían citar los análisis realizados "a posteriori" (back-analysis) a partir de los datos
A continuación, se explican los distintos ensayos y actuaciones que se podrían realizar agrupándolos en habituales y no destructivos.
15.3.2 ENSAYOS HABITUALES Entre los ensayos que se podrían denominar como habituales y su empleo son los citados a continuación:
Calicatas: Se emplean para verificar materiales, espesores, dimensiones, etc. Con las muestras obtenidas es posible la realización de ensayos de laboratorio.
Pachómetro: Se utiliza para la detección y cuantificación de armadura.
Sondeos: Se emplean para caracterización de capas y materiales atravesados. Este ensayo permite extraer muestras para ensayos en detalle.
Extracción de testigos: Permiten determinación de espesores, obtención de muestras e incluso testigos para su posterior rotura en laboratorio.
Es cierto que este tipo de ensayos son más tangibles, es decir, se dispone generalmente de la información en mano sin requerir mucha cualificación para su interpretación; el empleo de otro tipo de ensayos, no implica que los denominados como habituales dejen de emplearse (normalmente éstos últimos son más económicos), lo que sí se pretende es racionalizar y decidir los ensayos que realmente son útiles para obtener la información necesaria.
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15.3.3 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS Y SEMIDESTRUCTIVOS Las ventajas de los ensayos no destructivos radican en su relativa simplicidad, rapidez y en la posibilidad de realizar un gran número de determinaciones sobre la estructura. De esta manera es factible evaluar la homogeneidad de la misma sin comprometer su integridad, pero como contrapartida presentan el inconveniente de la compleja interpretación de sus resultados, habida cuenta de las distintas variables que los afectan sobre todo cuando se hacen determinaciones sobre estructuras concretas y no a nivel de laboratorio. Esto es permanentemente constatado por trabajos de especialistas tanto extranjeros como nacionales. En nuestro país algunos de estos métodos no destructivos tienen amplia difusión, y son utilizados en forma combinada o como complemento de evaluaciones realizadas mediante ensayos destructivos. Entre los ensayos de mayor difusión podemos mencionar:
Detección magnética de armaduras,
esclerometría y determinación de la velocidad de pulsos
Ultrasónicos.
DETECCIÓN MAGNÉTICA DE ARMADURAS, Debido a que el acero es un material ferromagnético ubicado en el interior de un material no magnético, como es el hormigón, puede ser detectado disponiendo de un aparato de medición adecuado. Mediante una auscultación magnética en las partes estructurales donde debe practicarse el relevamiento, se puede detectar la posición y la dirección de las armaduras y, en cierto grado el diámetro y el recubrimiento de cada barra. El detector magnético es un aparato que posee una fuente de energía de bajo voltaje, que por intermedio de un reóstato envía una corriente eléctrica a dos núcleos de hierro, uno de
los cuales constituye la sonda, que es aplicada por el operador sobre la superficie del elemento estructural a auscultar. En el momento en que la sonda para sobre la barra, el indicador del equipo señala su presencia, dado que se halla frente a un material ferromagnético. Para efectuar la medición de recubrimientos, es necesario mantener la sonda paralela a la dirección de la barra que se ha localizado, asimismo, es necesario conocer el diámetro de la barra. Es importante efectuar ajustes periódicos del aparato y su calibración para evitar errores en las determinaciones. También es importante que el operador desplace la sonda lentamente, dado que los movimientos bruscos pueden provocar alteraciones en los elementos indicadores. Además, es importante hacer notar que las mediciones pueden estar perturbadas cuando las barras de armaduras están muy cercanas unas de otras.
Figura 1: detección magnética de armaduras
ESCLEROMETRÍA El dispositivo de medición de la dureza superficial más difundido universalmente es el denominado Martillo de Schmidt (o martillo suizo) que en nuestro medio se conoce como “esclerómetro” (aunque éste es un nombre genérico, que se aplica también a dispositivos basados en otros principios). El funcionamiento es muy simple, ya que consiste en la medición en una escala graduada, del rebote que sufre una masa que es proyectada contra la superficie del hormigón al liberarse un resorte previamente comprimido. Para efectuar el ensayo se apoya el dispositivo contra la superficie a investigar y se presiona contra dicha superficie, con lo que se logra la penetración en el interior del aparato, de un vástago de acero, cuyo extremo en contacto con el hormigón es ligeramente convexo. Al introducirse el vástago comprime un resorte, el que disminuye su longitud y almacena energía, que se libera bruscamente desplazando a la masa móvil que golpea contra el extremo anterior del aparato y retrocede en mayor o menor medida según la dureza de la superficie del hormigón.
Las determinaciones de esclerometría se realizan de acuerdo a las indicaciones de la norma IRAM 1694:1989.
ULTRASONIDO Este método de auscultación del hormigón se basa en la medición de la velocidad con que atraviesa una masa de hormigón, un tren de vibraciones mecánicas amortiguadas, con una frecuencia de vibración superior a la audible (20.000 ciclos/segundos). El aparato que se emplea para el ensayo está provisto de dos cabezales, llamados transductores, que se aplican sobre las superficies que limitan la masa a atravesar por las ondas. Los pulsos ultrasónicos son generados en uno de los cabezales, por la vibración de un cristal piezoeléctrico y captados por el otro transductor. El equipo está en condiciones de medir el tiempo tardado por cada pulso con exactitud del microsegundo (1 millonésimo de segundo), ese tiempo es el necesario para atravesar la masa de hormigón a investigar, cuya longitud se conoce. Dividiendo la longitud recorrida por el tiempo tardado, se obtiene la velocidad con que se trasladó el impulso. Dado que la velocidad de propagación está relacionada con el módulo de elasticidad del hormigón, puede determinarse este parámetro, el que a su vez guarda proporcionalidad con la resistencia a la compresión. De aquí podría surgir que, midiendo la velocidad con que se propaga el ultrasonido a través de un hormigón en estudio, podría obtenerse f ácilmente la resistencia a la compresión, pero esto no es sencillo. En efecto, sobre la relación entre la velocidad de propagación y la resistencia del hormigón influyen los siguientes factores: a) Edad b) Variación de la relación a/c c) Forma de curado d) Relación cemento/agregados y tipo de agregados e) Cambios en el contenido de humedad f) Tipo de cemento, tamaño máximo de agregado grueso, empleo de aditivos, etc
Por lo tanto, sólo podrán sacase conclusiones aceptables sobre la resistencia a la compresión, en los casos en que se comparen hormigones en los que coincidan todos o la mayoría de los factores antes mencionados (de ahí la utilidad para efectuar auscultaciones comparativas, disminuyendo de esa manera la frecuencia de los ensayos de rotura). Las determinaciones de velocidad del pulso ultrasónico se realizan de acuerdo a las indicaciones de la norma IRAM 1683:1990.
15.3.4 PRUEBA DE CARGAS DE ESTRUCTURAS
Las pruebas de cargas de estructuras terminadas se realizan generalmente por una o más de las siguientes condiciones:
Exigencia de las especificaciones
Verificar la capacidad portante
Establecer la reserva de carga de servicio
Cambio de uso de la estructura
Estructuras sometidas a sobrecargas inhabituales, como fuego explosión
Estructuras defectuosas, por su concepción, deficiencias del material o mano de obra
Estructuras reparadas
Estructuras de forma o concepción especial
La norma Concreto Armado: E. 060 del Reglamento Nacional de Construcciones, establece en su parte 6 referente a la Evaluación de Estructuras, el procedimiento para efectuarse ensayos de carga en las edificaciones. Este dispositivo tiene como antecedente
las
disposiciones
del
Reglamento
de
las
construcciones de Concreto Reforzado del Instituto Americano del concreto (ACI). La norma señala que la prueba da cargas es indicada cuando existen dudas razonables respecto de la seguridad de la estructura, de alguno de sus elementos o si se necesita información para fijar los límites de capacidad de carga. En las prescripciones generales se establece que: Las pruebas de carga se recomiendan en elementos sujetos a flexión, vigas y losas. Otros elementos, como columnas y muros, son difíciles de cargar e interpretar los resultados. Previamente a la ejecución de la prueba de cargas es necesario identificar los componentes críticos por medio del análisis, investigando especialmente la existencia al corte de los elementos estructurales cuestionados. En todos los ensayos debe solicitarse una parte suficiente de la construcción, para obtener el efecto total sobre la part e estudiada, de manera que se pueda evaluar adecuadamente. En los casos que se pruebe únicamente una parte de la estructura, esta deberá cargarse de manera que se pueda evaluar adecuadamente la zona que se sospeche débil.
EDAD DE LA PRUEBA La prueba de carga deberá realizarse cuando la parte de la estructura que se someterá a ensayo tenga por lo menos 56 días de edad. La prueba puede efectuares a una menor edad, cuando el propietario de la estructura, al contratista y todas las partes involucradas estén de acuerdo. Carga de prueba La prueba de la estructura seleccionada para aplicar la carga, debe recibir una carga total que incluya las cargas muertas (CM) que ya están actuando, equivalente a 0,8 (1.5 CM-1.8 CV). La determinación de la carga viva (CV) deberá incluir la reducción permitida por la, norma de cargas E. 0.20 La carga de la prueba debe aplicarse con un mínimo de cuatro incrementos aproximadamente iguales, sin ocasionar impacto a la estructura. Las cargas deben disponerse de manera tal que no se produzca el efecto de arco. (Fig. 1). En todos los casos las cargas deben ubicarse por separado, sobre cada superficie unitaria y una distancia que permita la libre circulación del personal. Para cumplir con los requisitos establecidos anteriormente es recomendable
utilizar
recipientes
cargados
con
agua,
considerando los medios para medir el nivel. Otro procedimiento es cargar con plataformas conteniendo pesos que sean múltiplos de la carga prevista, utilizando unidades de albañilería, sacos de cemento o arena. Las plataformas deberán ser alcanzadas mediante cuñas, de manera de evitar riesgos y facilitar la descarga.
DE LA APLICACIÓN DE LA CARGA MUERTA Cuarenta y ocho horas antes de aplicar la carga de prueba se debe aplicar una carga que simule el efecto de aquella porción de las cargas muertas que aún no están actuando, debiendo permanecer aplicadas hasta que la prueba haya concluido.
MEDIDA DE LAS DEFORMACIONES Después de transcurrir 24 horas de la aplicación de la carga de prueba, se tomarán lecturas de la deflexión inicial. La carga de prueba debe retirarse inmediatamente después de tomadas las lecturas de la deflexión inicial. Las lecturas de la deflexión final se tomarán 24 horas después de haberse retirado la carga de prueba.
DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA Para efectuar la medición de la deformación se recomienda utilizar deformó metros acústicos, de cuerda vibrante o deflectómetros mecánicos, que amplifiquen las deformaciones y que en algunos modelos están provistos de un mecanismo de relojería para registrar las deflexiones. (Fig 2).
EVALUACIÓN Si la parte de la estructura sometida a la carga de prueba presenta evidencia visible de falla, (figuración, desprendimiento, o deflexiones de tal magnitud que sean incompatibles con los requerimientos de seguridad de la estructura), se considera que la estructura no ha pasado satisfactoriamente la prueba. Se considera como una indicación de un comportamiento satisfactorio, cualquiera de los dos criterios siguientes: a) Si la deflexión máxima medida de una viga, piso o techo es menor de:
Siendo h el peralte del elemento y L
la distancia a ejes de apoyo, o la luz libre entre apoyos más el peralte del elemento la que sea menor. b) Si se excede la condición anterior deberá cumplirse: que la recuperación de la deflexión dentro de las 24 horas siguientes al retiro de la carga de prueba sea por lo menos el 75% de la deflexión máxima para concretos armados y de 80% para concretos presforzados. En el ensayo de voladizos el volar de L se considera igual o dos veces la distancia desde el apoyo al extremo del voladizo y la deflexión deberá ajustarse en el caso de que el poyo experimente movimientos de cualquier tipo. Las construcciones de concreto armado que no recuperen el 75% de la deflexión máxima, pueden volverse a probar luego de 72 horas de retirada la primera carga de prueba.
En este caso, la parte de la estructura ensayada se considera satisfactoria cuando no muestra evidencia visible de falla y la recuperación de la deflexión causada por esta segunda carga de pruebas es por lo menos el 80% de la deflexión máxima ocurrida en el segundo ensayo. En estructuras muy rígidas los errores de medición son del mismo orden que las deflexiones.
