RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL CONCRETO MÉTODO DE LA VIGA SIMPLE CARGADA EN LOS TERCIOS DE LA LUZ

PRESENTADO POR:

LINA MARIA ARENAS AVILA Código: 2010032024

MARCOS RODRIGO SANCHEZ MACIAS

Código: 2012031059

UNIVERSIDAD DEL TROPICO AMERICANO “UNITROPICO” PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE MATERIALES YOPAL-CASANARE

2013

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN DEL CONCRETO MÉTODO DE LA VIGA SIMPLE CARGADA EN LOS TERCIOS DE LA LUZ

PRESENTADO POR:

LINA MARIA ARENAS AVILA Código: 2010032024

MARCOS RODRIGO SANCHEZ MACIAS

Código: 2012031059

PRESENTADO A:

ING. ALEXANDER LOZANO Docente Académico

UNIVERSIDAD DEL TROPICO AMERICANO “UNITROPICO” PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

MECANICA DE MATERIALES YOPAL-CASANARE

2013

1. INTRODUCCION

Las cargas que frecuentemente actúan sobre una estructura, generan flexión y deformación de los elementos estructurales que la constituyen. La flexión del elemento denominado viga, es el resultado de la deformación causada por los esfuerzos de flexión debida a la carga externa que actúan a lo largo de su eje longitudinal. Conforme se aumenta la carga, la viga soporta deformación adicional, propiciando el desarrollo de las grietas por flexión a lo largo de su eje longitudinal. Incrementos continuos en el nivel de la carga conducen a la falla del elemento estructural cuando la carga externa alcanza la capacidad del elemento. En esta práctica, realizaremos los ensayos correspondientes y el análisis de resultados, obtenidos después de someter nuestra viga a una fuerza de flexión por el método de la viga simple cargada a los tercios de la luz.

2. OBJETIVOS

Analizar el comportamiento del concreto cuando se somete a cargas de flexión.

Reconocer el tipo de falla que se produce en la viga de concreto ensayada a flexión.

Realizar el procedimiento adecuado para la realización de la práctica de flexión en el laboratorio de resistencia de materiales, acorde a las normas I.N.V.E-414.

Analizar que influencia tiene la forma como se elabora el concreto, la calidad de los materiales y el tiempo de curado, en la resistencia final de la viga por fuerzas de tensión.

3. FUNDAMENTO TEORICO

La resistencia a la flexión es una medida de la resistencia a la tracción del concreto (hormigón). Es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6 x 6 pulgadas (150 x 150 mm) de sección transversal y con luz de como mínimo tres veces el espesor. La resistencia a la flexión se expresa como el Módulo de Rotura (MR) en libras por pulgada cuadrada (MPa) y es determinada mediante los métodos de ensayo I.N.V.E–414 (cargada en los puntos tercios). El Módulo de Rotura es cerca del 10% al 20% de la resistencia a compresión, en dependencia del tipo, dimensiones y volumen del agregado grueso utilizado, sin embargo, la mejor correlación para los materiales específicos es obtenida mediante ensayos de laboratorio para los materiales dados y el diseño de la mezcla. El Módulo de Rotura determinado por la viga cargada en los puntos tercios es más bajo que el módulo de rotura determinado por la viga cargada en el punto medio, en algunas ocasiones tanto como en un 15%.

Módulo de Rotura: es una medida de la resistencia a la falla por momento de una viga o losa de concreto no reforzada. Se mide mediante la aplicación de cargas a vigas de concreto de 6x6 pulgadas de sección transversal y con luz de cómo mínimo tres veces el espesor. Flexión del concreto: Las cargas que actúan en una estructura, ya sean cargas vivas, de gravedad o de otros tipos, tales como cargas horizontales de viento o las debidas a contracción y temperatura, generan flexión y deformación de los elementos estructurales que la constituyen. La flexión del elemento viga es el resultado de la deformación causada por los esfuerzos de flexión debida a la carga externa. Conforme se aumenta la carga, la viga soporta deformación adicional, propiciando el desarrollo de las grietas por flexión a lo largo del claro de la viga. Incrementos continuos en el nivel de la carga conducen a la falla del elemento estructural cuando la carga externa alcanza la capacidad del elemento. A dicho nivel de carga se le llama estado límite de falla en flexión.

¿POR QUÉ es útil el ensayo de resistencia a flexión?

Los diseñadores de pavimentos utilizan una teoría basada en la resistencia a la flexión, por lo tanto, puede ser requerido el diseño de la mezcla en el laboratorio, basado en los ensayos de resistencia a la flexión, o puede ser seleccionado un contenido de material cementante, basado en una experiencia pasada para obtener el Módulo de Rotura de diseño. Se utiliza también el Módulo de Rotura para el control de campo y de aceptación de los pavimentos. Se utiliza muy poco el ensayo a flexión para el concreto estructural. Las Agencias y empresas que no utilizan la resistencia a la flexión para el control de campo, generalmente hallaron conveniente y confiable el uso de la resistencia a compresión para juzgarla calidad del concreto entregado.

4. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

Se recomienda que los materiales y herramientas utilizadas en el muestreo se encuentren limpios y libres de contaminantes que afecten la preparación del concreto.

Moldes metálicos para fundir muestras de vigas

Balanza con capacidad de 3.000 gramos

Cono para medir asentamiento de la mezcla (slump)

Recipientes de aluminio

Pala y palustres

Varilla compactadora

Martillo

Prensa de ensayo

5. PROCEDIMIENTO

Elaboración de la viga:

1. Pesaje de materiales: Pesamos cada uno de los materiales a utilizar (arena, grava, cemento y agua) en la balanza electrónica, teniendo en cuenta los valores dados por el ingeniero de laboratorio, registrados en la tabla1.

MATERIALES CANTIDAD (grs)

PESO CEMENTO 13.647

PESO GRAVA 32.253

PESO ARENA 23.035

PESO AGUA 4.500 Tabla. 1. Pesos de cada material

Fig. 1. Pesaje de materiales

2. Preparación de la muestra: Con las cantidades anteriores, elaboramos nuestro concreto, con una resistencia de 4000 PSI.

Fig. 2. Preparación del concreto

3. Prueba de asentamiento: El objetivo de esta prueba es garantizar que el

concreto tenga las propiedades requeridas por el constructor, estas son especificadas en la I.N.V.E – 402.

Llenamos el cono con la mezcla en tres capas, despues de cada capa apisonamos con la varilla lisa 25 veces para sacar los vacios que esta contenga. Retiramos el molde con cuidado y medimos el asentamiento de la muestra, obteniendo un dato de 3.5 pulgadas, siendo este concreto apto para fundir las vigas.

Fig. 3. Prueba de asentamiento

4. Llenado del molde de la viga: Llenamos el molde de la viga en tres

capas uniformes, apisonando cada capa con la varilla. Con El martillo damos algunos golpes laterales para que la mezcla quede sin bolsas de aire y sea lo más consistente posible.

Fig. 4. Llenado del molde de la viga

5. Desencofrado de la muestra: Dejamos secar nuestra muestra durante 24

horas, luego procedemos a sacarla del molde metálico y marcarla.

Fig. 5. Desencofrado

6. Curado de la muestra: Dejamos nuestra muestra en el tanque de agua, durante 7 días, esto con el fin de que fragüe y así tener una muestra óptima para la prueba.

Fig. 6. Curado

7. Montaje en la prensa de prueba: Tomamos y registramos las dimensiones de nuestra viga y procedemos a realizar el montaje en la prensa de prueba.

Fig. 7. Montaje en la prensa de prueba

8. Aplicamos carga a la muestra y analizamos el tipo de falla: Aplicamos la

carga a la viga, con el método de la viga simple cargada en los tercios de la luz. Observando la falla, concluimos que la fractura se inicia en la zona de tensión, dentro del tercio medio de la luz libre, cumpliendo los estándares dados por la norma I.N.V.E – 414. Registramos el valor de carga por flexión que soporto la viga.

Fig. 8. Rotura de la viga y análisis de falla

6. REGISTRO DE DATOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

Datos:

CARGA MAXIMA DE FLEXION SOPORTADA 23.4 KN

LONGITUD LIBRE ENTRE APOYOS 45 Cm

ANCHO PROMEDIO DE LA MUESTRA 15.5 Cm

ALTURA PROMEDIO DE LA MUESTRA 15.5 Cm

- FORMULA:

R= Modulo de rotura (Kg/Cm2) P= Máxima carga aplicada (KN) L= Longitud libre entre apoyos (Cm) B= Ancho promedio de la muestra (Cm) D= Altura promedio de la muestra (Cm)

- Calculo de resultados:

Para pasar kilo newton a kilogramos multiplicamos por 101.96.

R =

= 28.8312 kg/Cm2

Obtenemos un valor aceptable, para la rotura de nuestra viga, toda vez que esta fue fabricada con todas las normas y procedimientos requeridos. Sin embargo concluimos que nuestra viga de concreto y en general el hormigón, por sí solo no tiene una buena resistencia a la flexión, por lo que es indispensable que cuente con refuerzos de hierro o malla electro soldada, para que así su resistencia a la flexión sea mucho más alta.

R =

R = 28.8312 kg/Cm2

CONCLUSIONES

El concreto tiene una baja resistencia a las fuerzas de tensión, pero una alta resistencia a las fuerzas de compresión.

Para aumentar la resistencia a la tensión del concreto debemos reforzar nuestras vigas o losas, con varillas, flejes de acero o malla electro soldada, pues estos elementos tienen una buena resistencia a la tensión y compensan las falencias del hormigón en este aspecto.

La forma de preparación, las cantidades de material utilizado (grava, arena, cemento y agua) y el tiempo de fraguado de la muestra nos hacen variar considerablemente los resultados finales, pues si no se cumple con los estándares indicados por la norma, las variaciones en la resistencia de flexión de nuestro concreto pueden ser altas.

Es muy importante tomar muestras de concreto, antes de fundir placas, vigas, columnas o losas, estas se deben llevar al laboratorio para realizar las pruebas pertinentes, con el fin de evitar usar en nuestras obras hormigón de mala calidad.

La falla que presenta nuestra viga, se inicia en la zona de tensión, dentro del tercio medio de la luz libre, cumpliendo los estándares dados por la norma I.N.V.E – 414.

BIBLIOGRAFÍA

Norma técnica colombina NSR 2871. “METODO DE ENSAYO PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA FLEXION (UTILIZANDO UNA VIGA SIMPLE CON CARGA EN LOS TERCIOS MEDIOS).

Manual guía para el desarrollo del laboratorio de Resistencia de Materiales “Carlos Alberto Santafé, William Portilla”.

http://civilgeeks.com/2011/03/18/resistencia-a-la-flexion-del-concreto/

ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-414-07.pdf