secuencia de diseño del metodo de aci

18 DE MARZO DEL 2014

2013 DISEÑO DE MEZCLAS (ACI)

SECUENCIA DE DISEÑO DEL METODO DE ACI:

Las cantidades de materiales por metro cubico de concreto pueden ser

determinadas, cuando se emplea en método del ACI, siguiendo la secuencia que

a continuación se indica:

a) Selección de la resistencia promedio a partir de la resistencia en

compresión especificada y la desviación estándar de la compañía

constructora.

b) Selección del tamaño máximo nominal del agregado grueso.

c) Selección del asentamiento.

d) Selección del volumen unitario del agua de diseño.

e) Selección del contenido de aire.

f) Selección de la relación agua-cemento por resistencia y por

durabilidad.

g) Determinación del factor cemento.

h) Determinación del contenido de agregado grueso

i) Determinación de la suma de los volúmenes absolutos de

cemento, agua de diseño, aire, y agregado grueso

j) Determinación del volumen absoluto de agregado fino.

k) Determinación de los valores de diseño del cemento, agua, aire,

agregado fino y agregado grueso.

l) Corrección de los valores de diseño por humedad del agregado.

m) Determinación de la proporción en peso de diseño y de obra.

n) Determinación de los pesos por tanda de un saco.



I. ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES:

1. CEMENTO:

Portland tipo I YURA Peso específico………………………………………… 3.11

2. AGUA:

Agua potable de la red de servicio público de Moquegua

3.-PROPIEDADES:

AGREGADO FINO GRUESO

TMN - 1”

Módulo de fineza 2.800 -

Peso especifico 2.550 2.560

Peso unitario suelto 1.625 1.475

Peso Unit. compactado 1.740 1.495

Humedad natural 2.120 0.890

Absorción 3.400 2.350



II. DESARROLLO DEL METODO DE ACI:

1. Cálculo de la resistencia promedio:

Conociendo que la resistencia en compresión de diseño especificado es de 210

kg/cm2 y no se cuenta con datos de registro de ensayos (desviación estándar)

RESISTENCIA

PROMEDIO

Menos de 210 f 'c + 70

210 a 350 f 'c + 85

Más de 350 f 'c + 98

2. Selección del Tamaño Máximo Nominal del agregado:

De acuerdo a las especificaciones de obra, a la granulometría del agregado

grueso le corresponde un tamaño máximo nominal de:

3. Selección del asentamiento:

De acuerdo a las especificaciones de obra, las condiciones de colocación

requieren que la mezcla tenga una consistencia plástica.

Por lo tanto TMN ”

C



4. Volumen unitario de agua: Entrando a la tabla 10.2.1 se determina que el volumen unitario de agua , o agua de diseño , necesario para una mezcla de concreto cuyo asentamiento es de 3” @ 4” , en una mezcla sin aire acondicionado cuyo agregado grueso tiene un tamaño máximo nominal de 1” , es de :

ASENTAMIEN

TO

Agua en 1/m3, para los tamaños máx. nominales del agregado grueso y consistencia

indicados

3/8" 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 3" 6"

CONCRETO SIN AIRE INCORPORADO

1" @ 2" 207 199 190 179 166 154 130 113

3" @ 4" 228 216 205 193 181 169 145 124

6" @ 7" 243 228 216 202 190 178 160 ….

CONCRETO CON AIRE INCORPORADO

1" @ 2" 181 175 168 160 150 142 122 107

3" @ 4" 202 193 184 175 165 157 133 119

6" @7" 216 205 197 184 174 166 154 ….

5. Determinación del contenido de aire: Desde que la estructura a ser vaciada no va a estar expuesta a condiciones de intemperismo severo, no se considera necesario incorporar aire a la mezcla .De la tabla 11.2.1 se determina que el contenido de aire atrapado para un agregado grueso de tamaño máximo nominal de 1” es de:

TMN AIRE ATRAPADO

3/8" 3,0%

1/2" 2,5%

3/4" 2,0%

1" 1,5%

1 1/2" 1,0%

2" 0,5%

3" 0,3%

6" 0,2%

6. Relación agua-cemento:



No presentándose en este caso problemas de intemperismo ni de ataques por sulfatos, u otro tipo de acciones que pudieran dañar al concreto, se seleccionara la relación agua- cemento únicamente por resistencia Entrando a la tabla 12.2.2 para una resistencia promedio correspondiente a en un concreto sin aire incorporado, se encuentra una relación agua cemento por resistencia de:

RELACIÓN AGUA - CEMENTO DE DISEÑO EN PESO

f 'cr

(28 días)

Concreto Concreto

Sin Aire Incorporado Con Aire Incorporado

140 0.82 0.74

150 0.80 0.71

200 0.70 0.61

210 0.68 0.59

250 0.62 0.53

280 0.57 0.48

300 0.55 0.46

350 0.48 0.40

400 0.43 …

420 0.41 ….

450 0.38 …

Interpolación:

7. Cálculo del factor cemento (FC):

∴ 𝐴

𝐶 𝑋 6



El factor cemento se determina dividiendo el volumen unitario de agua entre la relación agua cemento

⁄

6 6

⁄

8. Contenido de agregado Grueso:

Para determinar el contenido de agregado grueso, empleando el método del comité 211 del ACI , se debe entrar a la tabla 16.2.2 con un módulo de fineza de 2.80 y un tamaño máximo nominal de 1 “ encontrándose un valor de 0.67 m3 de agregado grueso seco compactado por unidad de volumen del concreto

Tamaño

máximo

nominal del

agregado

grueso

Volumen de agregado grueso, seco y compactado, por unidad de

volumen del concreto, para diversos módulos de fineza del agregado

fino

2.40 2.60 2.80 3.00 3.20

3/8 0.50 0.48 0.46 0.44 0.42

1/2 0.59 0.57 0.55 0.53 0.51

3/4 0.66 0.64 0.62 0.60 0.58

1 0.71 0.69 0.67 0.65 0.63

1 1/2 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68

2 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70

3 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73

6 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79

𝐹𝐶 6 𝑘𝑔

𝑚

Peso del agregado grueso = 0.67 x 1.495 x 1000 = 1001.65 kg/m3



9. Cálculo de Volúmenes Absolutos : Conocidos los pesos del cemento, agua y agregado grueso , así como el volumen del aire , se procede a calcular la suma de los volúmenes absolutos de estos ingredientes :

Volúmenes absolutos de:

Cemento…………………………………………346.5/(3.11 x1000) = 0.111 m3 Agua………………………………………………..193/(1 x 1000) = 0.193 m3

Aire……………………………………………….1.5% = 0.015 m3 Agregado grueso………………………….1001.65/(2.56 x1000) = 0.391 m3

Suma de volúmenes absolutos de la pasta =

10. Contenido de agregado fino:

El volumen absoluto de agregado fino será igual a la diferencia entre la unidad

y la suma de los volúmenes absolutos conocidos .El peso del agregado fino será

igual a su volumen absoluto multiplicando por su peso específico:

Volumen absoluto de agregado fino = 1- 0.710 =

Peso del agregado fino = 0.290 x 2.55 x 1000 =

11. Valores de diseño:

Las cantidades de materiales a ser empleados como valores de diseño serán:

Cemento 346.50 kg/m3 Agua de diseño 193.00 lt/m3 Agregado fino 739.50 kg/m3 Agregado Grueso 1001.65 kg/m3

12. Corrección por humedad del agregado: Las proporciones de los materiales que integran la unidad cúbica de concreto debe ser corregida en función de las condiciones de humedad de los agregados Peso Húmedo del:

0.710 m3

0.290 m3

739.5 kg/m3



Agregado Fino 739 .50 x 1.021 = 755.030 kg/ m3 Agregado Grueso 1001.65 x 1.009 =1010.665 kg/m3 A continuación determinamos la humedad superficial de los agregados Humedad Superficial del: Agregado Fino 2.12 %– 3.40 % = - 1.28 % Agregado Grueso 0.89 %– 2.35% =- 1.46% Y los aportes de los agregados serán: Aporte de humedad del: Agregado fino 739.5 x (- 0.013) = - 9.614 lt/m3 Agregado Grueso 1001.65 x (- 0.015) = - 15.025 lt/m3 Aporte de humedad de los agregados = Agua Efectiva 193 – (- 24.639) =

Y los pesos de los materiales ya corregidos

por humedad del agregado, a ser empleados

en las mezclas de prueba, serán:

13. Proporción en peso:

La proporción en peso de los materiales sin corregir y ya corregida por

humedad del agregado, serán:

Sin corregir: 6

6

6 6

6

6

Corregido:

Cemento 346.500 kg/m3 Agua de diseño 217.639 lt/m3 Agregado fino 755.030 kg/m3 Agregado Grueso 1010.665 kg/m3

- 24 .639 lt/m3

217.639 lt/m3



6

6

6 66

6

6

Relación agua-cemento de diseño = 193 /346.5 =0.56

Relación agua-cemento efectiva = 217.639 /346.5 =0.63

14. Pesos por tanda de un saco: Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en una tanda de un saco, es necesario multiplicar la proporción en peso, ya corregida por humedad del agregado, por el de un saco de cemento

Cemento 1 x 42.5 = 42.50 kg/saco

Agua efectiva = 23. 69 lt/saco

Agregado fino húmedo 2.17 x 42.5 = 92.23 kg/saco

Agregado grueso húmedo 2.92 x 42.5 = 124.10 kg/saco

17. Dosificación en laboratorio:

Para un volumen de briqueta = 0.0059 m3, en este caso calculando para dos

briquetas a 3 contando con un desperdicio de 10 % del volumen de la briqueta la

dosificación a utilizar en laboratorio fue la siguiente:

PESOS PARA BRIQUETAS unid

NUMERO DE BRIQUETAS 3 2.5 unid

VOLUMEN 0.0059 0.0163 kg

CEMENTO 5.6396 6.7675 kg

AGREGADO FINO 12.2219 14.6663 kg

AGREGADO GRUESO 16.4150 19.6980 kg

AGUA 3.5105 4.2126 lt

0.0163 m3 = (Volumen de briqueta + 10% de vol. De briqueta)*#briquetas

0.0163 m3= (0.0059 + 0.00059)* 2.5



CAPITULO II

VERIFICACION DEL DISEÑO EN LABORATORIO:

ENSAYO DE CONSISTENCIA DEL CONCRETO El ensayo de consistencia, llamado también de revenimiento o “Slump test”, es utilizado para caracterizar el comportamiento del concreto fresco .esta prueba desarrollada por Duft Abrams , fue adoptada en 1921 por el ASTM y revisada finalmente en 1978 El comportamiento del concreto en la prueba indica su “consistencia” o sea su capacidad Para adaptarse al encofrado o molde con facilidad, manteniéndose homogéneo con un Minimo de vacios La consistencia se modifica fundamentalmente por variaciones del contenido del agua de mezcla

EQUIPO:

Cono de Abraham

Varilla compactadora de acero de 24” de largo ,5/8”de diámetro de

extremos redondeados

Cuchara metálica

Balanza

Carretilla

Regla metálica

Todos los elementos que intervienen para la mezcla previamente

calculados(cemento , agregados, agua)



Fig 1: cono de Abrams

PROCEDIMIENTO:

1. Colocar el cono sobre una superficie horizontal no absorvente, firme limpia y

ligeramente

Húmeda. Una plancha de metal es recomendable

2. Afirmar el cono en la plancha , además de sujetar con las manos firmemente sus

azas

3. Llenar el cono en tres capas ,varillándola 25 veces por capa; esta operación debe

efectuarla otra persona

4. Si en la última capa faltase más concreto se le agrega y se culmina con las

varilladas

5. Enrasar la superficie con la varilla

6. Limpiar la superficie de asiento particularmente en los bordes del cono

7. Levantar el cono verticalmente

8. El concreto moldeado fresco se asentara , al costado poner el cono metálico,

sobre el cono la varilla horizontalmente

9. Se procede a medir el slump con la regla metálica ,poniéndola en el centro de la

mezcla hasta donde llega la varilla

NOTA: Se estima que desde el inicio de la operación hasta el término no

deben transcurrir más de 2 minutos de los cuales el proceso de desmolde

de toma más de 5 minutos



CLASES DE MEZCLAS SEGÚN SU ASENTAMIENTO

CONSISTENCIA SLUMP TRABAJABILIDAD METODO DE

COMPACTACION

Seca 0" @ 2" poco trabajable Vibración normal

Plástica 3" @4" trabajable Vibración ligera chuseando

Fluida > 5" muy trabajable chuseado

En nuestro primer ensayo El slump fue el siguiente: 5” siendo esta de consistencia fluida COMPROBACION DEL PESO UNITARIO: Equipo:

Balanza Barra compactadora Plancha metálica de 3cm de ancho y 30 cm de largo Recipiente metálico( cilindro metálico) Cuchara metálica Equipo de calibración(plancha de vidrio, termómetro) Combo de goma

Procedimiento de Calibración de la medida:

- Pesar el molde metálico: Peso del molde: 2491.0 gr



- Pesar la plancha de vidrio:

Peso de la plancha de vidrio: 2792.6 gr

- Llenar el recipiente metálico con agua

- Poner sobre el recipiente la plancha de vidrio con el fin de eliminar burbujas de aire

- Determinar el peso del agua Masa del agua = Peso de molde - agua - plancha de vidrio Masa del agua = 12282.3 - 2491.0 - 2792.6 = 6998.7 gr

- Retirar cuidadosamente la plancha de vidrio y medir la temperatura Temperatura = 23° C

TEMPERATURA °C Kg/ m3

15.6 999.01

18.3 998.54

21.1 997.97

23 997.54

23.9 997.32

26.7 996.59

29.4 995.83

Entonces;

on r to =6 Procedimiento de comprobación de peso unitario del concreto

- Llenar el recipiente metálico de concreto en dos capas de 25 varilladas por cada capa; además de 15 golpecitos con el combo de goma alrededor del recipiente

- Enrasar la superficie con la planchita metálica

Masa del agua= 6998.7 gr

Densidad del agua = 0.99754 gr

on r to 6 𝑚



- Pesar el concreto Peso del concreto + recipiente= 18973.9 gr Masa del concreto = peso de concreto - recipiente

Masa del concreto = 18973.9 gr - 2491.0 gr = 16482.9 gr

= 16482.9 gr/ 0.007016 m3 Por lo tanto es un concreto de peso normal Cuadrito de concreto ligero normal y pesado NOTA: Es importante el control del peso unitario para verificar la uniformidad del concreto

Peso de concreto = 2349 kg/ m3



CAPITULO III

AJUSTE DE LAS PROPORCIONES Si el asentamiento de la tanda de ensayo no fue correcto, incrementar o disminuir el contenido de agua estimado en 2 litros por metro cubico de concreto por cada incremento o disminución de 10 mm en el asentamiento deseado DISEÑO: CORRECCION POR HUMEDAD Cemento 346.5 kg/m3

Agua 193 lt/m3 Agregado fino 738.48 kg/m3 Agregado grueso 1001.65 kg/m3

Se desea conocer que ajustes deberá efectuarse en la mezcla para lograr un rendimiento adecuado, el asentamiento deseado, mantener la relación agua- cemento y la resistencia de diseño 1-Tanda de ensayo on r to 6 Slump= 5” Peso unitario = 2349 kg/m3 Entonces; 217.639 kg x 6 = 1.53 lt/ tanda 2.-Pesos de la tanda:

Cemento 346.500 kg/m3

Agua de diseño 217.639 lt/m3 Agregado fino 755.030 kg/m3 Agregado Grueso 1010.665 kg/m3

Agregado fino Agregado grueso

Absorción 3.40% 2.35% humedad 2.12% 0.89%



Cemento 346.5 x 0.007016 = 2.43 m3

Agua efectiva = 1.53 lt

Agregado fino húmedo 755.030 x 0.007016 = 5.30 m3

Agregado grueso húmedo 1010.665 x 0.007016 = 7.09 m3

Pesos por tanda = 16.35 m3 3.-Rendimiento de la tanda de ensayo: Rendimiento= 16.35/2349 = 0.007 m3 4.- Agua de mezclado por tanda: Humedad Superficial del: Agregado Fino 2.12 %– 3.40 % = - 1.28 % Agregado Grueso 0.89 %– 2.35% =- 1.46% Agua añadida = 1.53 lt Y los aportes de los agregados serán: Aporte de humedad del: Agregado fino 738.48 x 0.007016 x (- 0.0128) = - 0.066 lt/td Agregado Grueso 1001.65 x 0.007016 x (- 0.0146) = - 0.103 lt/td Agua de mezclado por tanda = 5.-Agua de mezclado requerida: Agua de mezclado = 1.361/ 0.007 = 194.43 lt/m3 6.-Correccion en el agua de mezclado 3.5” = 8.89 cm 5” =12.7 cm Diferencia de slump = 3.81 cm 1cm……………….2 lt 3.81 cm…………. x lt

7.-Nueva relación agua – cemento

A/C =193/346.5= 0.56

202.05/ 0.56 = 360.8 kg/m3

1.361 lt/td

X=7.62 lt

Por lo tanto= 194.43 +7.62 lt = 202.05 lt



8.- Contenido de agregado grueso:

Agregado grueso húmedo =7.09 x 0.007 = 1012.86 kg/m3

Agregado grueso seco =1012.86/1.0089=1003.93 kg/m3

9.-Contenido de agregado fino:

Agregado grueso (SSS) =1003.93 X 1.0235 = 1027.52 kg/m3

Entonces el agregado fino:

Agregado fino (SSS)= 2349 – (360.8+202.05 +1027.52) = 758.63 kg/m

Agregado fino seco =758.63/1.034 = 733.68 kg/m3

10.- Nuevos pesos de la tanda:

6

6

6

6

6

11.- Pesos para briquetas:

Para llenar las dos briquetas considerando desperdicio de 10%

Cemento= 5.85 kg

Agua = 3.27 lt

Agregado fino =12.31 kg

Agregado grueso = 16.29 kg

Cemento 360.8 kg/m3

Agua de diseño 202.05 lt/m3 Agregado fino seco 758.63 kg/m3 Agregado Grueso seco 1003.93 kg/m3



CAPITULO IV

PREPARACION DEL DISEÑO DE MEZCLA CORREGIDA EN LABORATORIO

MATERIALES:

Foto n°1: materiales a utilizar

Foto n°2: trompo de la UJCM

Materiales:

Agregado fino

Agregado grueso

Cemento tipo 1

Agua

Briquetas

Aceite



Tecnología del concreto 20

CAPITULO V

RESULTADOS




BIBLIOGRAFIA

Abanto Castillo, Flavio. Tecnología del Concreto. Editorial San

Marcos. Lima – Perú.

American Concrete Institute – Capitulo Peruano. Tecnología del

Concreto. 1998.

Pasquel Carbajal, Enrique. Tópicos de Tecnología del Concreto en

El Perú. Colegio de Ingenieros del Perú – Consejo Nacional. 1998.

Reglamento Nacional de Construcciones. NTE E.060–Concreto

Armado. 2004.

Rivva López, Enrique. Diseño de Mezclas. Lima – Perú. 1996.




CONCLUSIONES:

Con el método ACI se diseñó una mezcla de concreto para una

Resistencia de f’c = 210 Kg/cm2. Que a los 7 días obtuvo una resistencia de

Tanto en la elaboración como en los ensayos se realizaron con el más

Mínimo cuidado.

secuencia de diseño del metodo de aci

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