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UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE
INGENIERA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TESIS
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787
VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO
DE ULTRASONIDO.”
Presentado por:
Br. Dainer Rafael Siancas Távara
Asesor:
Mg. Ing. Rosario Chumacero Córdova
TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE: INGENIERO CIVIL
Línea de investigación:
Ingeniería Civil, Arquitectura y Urbanismo
PIURA, PERÚ 2020
2
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA
CIVIL
“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL
PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE,
USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE
ULTRASONIDO.”
PROYECTO DE TESIS
Ing. Rosario Chumacero Córdova
ASESOR.
Bach. Dainer Rafael Siancas Távara
EJECUTOR DE TESIS
3
Formato N°7:
DECLARACION JURADA DE ORIGINALIDAD DE LA TESIS
Yo: Dainer Rafael Siancas Távara identificado con CU/DNI N° 48438685,
Bachiller de Escuela Profesional de Ingeniería Civil, de la Facultad de Ingeniería
Civil y domiciliado en la transv. El condor Asent. H. Nuevo Porvenir Etapa 1
MZ 5 LT.78 Provincia de Sullana, Distrito de Bellavista, Departamento de Piura
Celular: 973255016 Email: [email protected]
DECLARO BAJO JURAMENTO: que la tesis que presento es original e inédita,
no siendo copia parcial ni total de una tesis desarrollada y/o realizada en el Perú
o en el extranjero, en caso contrario de resultar falsa la información que
proporciono, me sujeto a los alcances de lo establecido en el Art N° 411, del
código Penal concordante con el Art 32°de la Ley N° 27444, y Ley del
Procedimiento Administrativo General y las Normas Legales de Protección a los
derechos de Autor.
En fe de lo cual firmo la presente
Piura, 18 de marzo del 2021
D.N.I N° 48438685
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“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL
PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE,
USANDO LA DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE
ULTRASONIDO.”
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“DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON
3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA
DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE ULTRASONIDO.”
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DEDICATORIA:
El siguiente proyecto está dedicado tesis a Dios y a mis padres.
A Dios porque ha estado conmigo a cada paso que doy, cuidándome y dándome fortaleza
para continuar, por haberme regalado el don de la vida, por ser mi fortaleza en mis
momentos de debilidad y por brindarme una vida llena de mucho aprendizaje, experiencia,
felicidad y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi
formación profesional.
A mis Padres, pilares fundamentales en mi vida, sin ellos, jamás hubiese podido conseguir
mis logros ya que sin ellos no seriamos lo que somos y no llegaríamos hasta donde hemos
llegado, es por eso y más que se merecen de unas bonitas palabras de dedicación y
admiración y respeto por su tenacidad y lucha insaciable, han hecho de uno el gran ejemplo
a seguir y destacar en la vida.
7
AGRADECIMIENTOS:
Doy gracias a Dios creador del universo, por iluminar mi camino, también a la Universidad
Nacional de Piura.
Doy Gracias a mi Madre y Padre por permitirme crecer y motivar a seguir adelante, a los
catedráticos que participaron en mi formación profesional los cuales impartieron sus
conocimientos, a mi asesor de tesis por su apoyo en el desarrollo de esta tesis.
8
Tabla de contenido RESUMEN ...................................................................................................................... 1
ABSTRACT ...................................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 3
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA ..................................................................... 4
1.1 Descripción de la realidad problemática ............................................................ 4
1.1.1 Formulación del problema .......................................................................................... 4
1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ...................................... 5
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................................. 5
1.3.1 Objetivo general ............................................................................................................. 5
1.3.2 Objetivos específicos .................................................................................................... 6
1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................................ 6
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO...................................................................................................... 6
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................................... 6
2.1.1 Antecedentes Internacionales ...................................................................... 6
2.1.2 Antecedentes Nacionales ............................................................................ 10
2.1.3 Antecedentes locales ................................................................................................... ¡Error!
Marcador no definido.
2.2 BASES TEÓRICAS ................................................................................................................16
2.2.1 Concreto ............................................................................................................................ 16
2.2.2 Componentes del concreto......................................................................................... 16
2.2.3 Propiedades del concreto endurecido ....................................................... 18
2.2.4 Extracción de especímenes de concreto por diamantina ..........................22
2.2.5 Ensayo de esclerometría o prueba del martillo de rebote ......................... 28
2.2.6 Ensayo del equipo ultrasónico en el concreto ............................................ 33
2.2.7 Detector de barras en el concreto ................................................................ 39
2.2.8 Correlación lineal de Pearson… .................................................................... 41.
2.3 GLOSARIO DE TERMINOS BASICOS ................................................................................. 44
2.4 MARCO REFERENCIAL ........................................................................................................ 45
2.5 HIPOTESIS ............................................................................................................................... 46
2.5.1 DEFINICIÓN Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES ............................ 46
CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION ..................................................... 46
3.1 Enfoque y diseño ........................................................................................... 46
3.2 Sujetos de la investigación… ......................................................................... 47
9
3.2.1 Población y Muestra ................................................................................. 47
3.2.2 Elemento estructural ensayado .................................................................. 47
3.3 Métodos y procedimientos ............................................................................. 50
3.3.1 Nivel de la investigación… ........................................................................ 50
3.4 Técnicas e instrumentos .............................................................................. 51
3.4.1 Instrumentos de recolección de datos ...................................................................... 51
3.5 Aspectos éticos .................................................................................................. 52
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSION ..................................................................... 53
4.1 Resultados ........................................................................................................... 53
4.1.1 Resultados de ensayo de la diamantina… ................................................... 53
4.1.2 Resultados de ensayo del esclerómetro ....................................................... 54
4.1.3 Resultados de ensayo del ultrasonido .......................................................... 55
4.1.4 Resultado mediante el coeficiente de correlación y gráfico de dispersión.57
4.1.5 Consolidación de resultados ........................................................................ 59
4.1.6 Interpretación de los resultados ....................................................................... 61
4.2 Discusion… ............................................................................................................. 62
4.3 Conclusiones. ............................................................................................................................... 62
4.4 Recomendaciones................................................................................................... 63
CAPITULO V:REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .......................................................... 64
ANEXOS ........................................................................................................................ 68
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1. Factores de correlación ............................................................................................ 26
Tabla 3.1: De ensayos de resistencia a la compresión ...................................................... 48
Tabla 4.1. Ensayo destructivo de la diamantina – para f’c = 210 kg/cm2… ........... 53
Tabla 4.2. Ensayo no destructivo del esclerómetro – para f’c = 210 kg/cm2 ........54
Tabla 4.3. Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2. .......... 55
Tabla 4.4 Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2. ........... 56
Tabla 4.5. Coeficiente de Correlación… .................................................................... 57
Tabla 4.6. Resistencia a la compresión… ................................................................. 59
Tabla 5.1. Matriz básica de consistencia ................................................................. 68
Tabla 5.2. Matriz básica de consistencia ................................................................. 69
Tabla 5.3. Matriz básica de consistencia ................................................................. 70
10
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1: Ensayo de resistencia a la compresión…...................................... 22
Figura 2.2: extracción de núcleo con diamantina .................................................... 27
Figura 2.3: extracción de núcleo con diamantina ................................................... 27
Figura 2.4: Corte longitudinal del esclerómetro ..................................................... 32
Figura 2.5: Piedra abrasiva .............................................................................................. 32
Figura 2.6: Técnicas de medición para aplicar el ensayo de ultrasonido ........ 37
Figura 2.7: Técnica de medición directa en una columna de concreto ........... 38
Figura 2.8: Detector de barras ....................................................................................... 40
Figura 2.9: Detector de barras .................................................................................... 40
Figura 2.10: Detector de barras .................................................................................... 40
Figura 2.11: Cálculo del coeficiente de correlación de Pearson ........................ 43
Figura 3.1: Ensayo con diamantina ................................................................................ 48
Figura 3.2: Equipo del esclerómetro ............................................................................. 49
Figura 3.3: Ensayo con ultrasonido ............................................................................... 49
Figura 4.1: Calculo de coeficiente de correlación ...................................................... 57
Figura 4.2: Calculo de coeficiente de correlación ..................................................... 58
Figura 4.3: Coeficiente de Correlación .......................................................................... 60
Figura 5.1: Ensayo con esclerometría .............................................................. 71
Figura 5.2: Ensayo con diamantina ................................................................................ 72
Figura 5.3: Ensayo con ultrasonido ............................................................................... 73
Figura 5.4: Ensayo con ultrasonido ............................................................................... 74
Figura 5.6: Detector de barras ......................................................................................... 75
Figura 5.7: Detector de barras ........................................................................................ 75
INDICE DE GRAFICOS
Gráfico 2.6: cálculo de resistencia de esclerometría ............................................... 33
Gráfico 2.12: Varios tipos diagrama de dispersión ................................................... 42
Gráfico 4.1: Grafico de dispersión ....................................................................... 58
11
RESUMEN:
La presente tesis titulada “DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL
CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE
LA TORRE, USANDO DIAMANTINA, EL ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE
ULTRASONIDO 2020.” Tiene por finalidad realizar un diagnóstico aplicando 2
métodos de ensayos no destructivos y un ensayo destructivo como son: uso del
esclerómetro, equipo ultrasonido y extracción de especímenes de concreto con
diamantina. Para la aplicación de los ensayos se utilizará normas internacionales y
nacionales según el siguiente detalle: ASTM C805, UNE-EN-12504-2 y NORMA
ASTM C - 805 Y NTP 339.181, las que norman el uso del esclerómetro, ASTM C597 –
Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete que consigna la
metodología y exigencias para aplicar el método del pulso ultrasónico y ASTM C42 M
para el ensayo de diamantina.
En la presente tesis se plantea resolver la necesidad de saber la resistencia a la compresión
del concreto de la infraestructura. Los ensayos serán aplicados a la infraestructura de los
mismos elementos estructurales, lo que permitirá establecer si existe una correlación en
los datos obtenidos, y al ser analizados permitirá determinar la calidad del concreto en
función a uno de sus parámetros mecánicos más representativos, como es la resistencia a
la compresión del concreto.
Palabras Clave: Ensayos, Resistencia a la compresión, especímenes de concreto.
12
ABSTRACT:
This thesis entitled “DETERMINATION OF THE RESISTANCE OF THE CONCRETE
OF PAVILION 3A - OF THE I.E 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USING
DIAMANTINE, THE SCLEROMETER AND THE 2020 ULTRASOUND
EQUIPMENT. " Its purpose is to make a diagnosis by applying 2 methods of non-
destructive tests and a destructive test such as: use of the sclerometer, ultrasound equipment
and extraction of concrete specimens with diamond. For the application of the tests,
international and national standards will be used according to the following detail: ASTM
C805, UNE-EN-12504-2 and STANDARD ASTM C - 805 AND NTP 339.181,
which regulate the use of the sclerometer, ASTM C597 - Standard Test Method for Pulse
Velocity Through Concrete that sets out the methodology and requirements to apply the
ultrasonic pulse method and ASTM C42 M for the diamond test.
In this thesis it is proposed to solve the need to know the compressive strength of the
infrastructure concrete. The tests will be applied to the infrastructure of the same structural
elements, which will allow to establish if there is a correlation in the data obtained, and
when analyzed it will allow to determine the quality of the concrete based on one of its
most representative mechanical parameters, as is the compressive strength of concrete.
Keywords: Tests, Compressive strength, concrete specimens.
13
INTRODUCCIÓN
Se han identificado diversos motivos por los cuales falla una estructura, sea antigua o
reciente, siendo en su mayoría errores de proyecto, problemas con el material y/o
procesos constructivos. Siendo así que, para estructuras elaboradas con concreto, pueden
producirse fallas ocasionadas por problemas con los materiales que componen el
mismo. Por lo que, para determinar su calidad de los componentes, se suelen utilizar
ensayos que pueden ser de tipo destructivo o no destructivos.
Entre los ensayos destructivos y no destructivos, la literatura existente pone en
evidencia que estos últimos constituyen una herramienta útil para establecer un análisis
previo de la determinación de la calidad del concreto endurecido, pero en ningún caso
reemplazan a los primeros.
Un ensayo destructivo es la extracción de núcleos de concreto, el cual se lleva a cabo
cuando la edificación ha presentado problemas de fisuras o grietas, o existen dudas
sobre la resistencia del concreto.
Los ensayos no destructivos, por otro lado, permiten establecer parámetros de control
sin destruir ni dañar el concreto. El dispositivo conocido como esclerómetro, permite
determinar la homogeneidad de un elemento de concreto a partir del número de
rebotes del esclerómetro en la infraestructura del pabellón 3 A. En el caso del equipo
de ultrasonido, su aplicación es para la determinación del módulo de elasticidad
dinámico en zonas altas de sismicidad y para diagnosticar el estado del concreto
utilizado.
Estos tres ensayos son frecuentemente utilizados en nuestro medio, por lo que reviste
gran importancia establecer si existe una correlación en los resultados de estos ensayos
al ser aplicados al concreto de la infraestructura que ha estado expuesta a condiciones
normales de exposición como es el caso de la Institución Educativa N° 14787 Víctor
Raúl Haya de la Torre de la provincia de Sullana – Piura, específicamente el Pabellón
3A.
14
CAPITULO I: ASPECTOS DE LA PROBLEMÁTICA
DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA
La Institución Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, se compone de
pabellones cuyas estructuras fueron construidas en el año 1999 y otras de menor
antigüedad en el año 2010. De estas edificaciones el pabellón 3A presenta por
inspección ocular posibles problemas en la infraestructura, lo que podría implicar
problemas estructurales ante un evento sísmico, situación sumamente delicada por
tratarse de una edificación que alberga una gran comunidad estudiantil compuesta por
alumnos, personal administrativo y docentes.
Por otro lado, en este pabellón 3A se le realizó una rehabilitación en el año 2009, pues
ya en ese entonces se evidenciaba un estado de deterioro en el concreto (grietas y
fisuras) que ponía en riesgo el comportamiento estructural de la edificación, situación
que se agrava por la antigüedad de la edificación.
Por lo expuesto, es necesario garantizar las condiciones estructurales adecuadas que
permitan contar con una estructura segura y al tratarse de una edificación de concreto
armado, si se logra establecer, por análisis comparativo de 03 métodos usados para
hallar la determinación de la resistencia de concreto, ya que en la infraestructura del
pabellón 3A ya no mantiene sus propiedades, permitirá efectuar las recomendaciones
correspondientes. Por otro lado, esta determinación de resistencia comparativa en el
concreto del mismo elemento permitirá establecer si existe una correlación en el
resultado de los tres ensayos realizados en el concreto de edificaciones expuestas a
condiciones de servicio.
Formulación del problema
El enunciado del problema es el siguiente:
¿De qué manera se puede realizar la “Determinación de la Resistencia del Concreto
del Pabellón 3A - de la I.E. 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, Usando la
Diamantina, el Esclerómetro y el Equipo de Ultrasonido” y como se puede establecer
una correlación entre estos?
1.2 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION
15
El presente trabajo de investigación se justifica por la necesidad de conocer si la
infraestructura del pabellón 3A de la Institución Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya
de la Torre se encuentra en las condiciones adecuadas para que sea utilizada por la
comunidad estudiantil compuesta por alumnos, administrativos y docentes en forma
segura y sin representar un riesgo para la salud y la vida.
La forma en la que se ha planteado esta investigación es importante pues al tratarse
de una edificación de concreto armado, la permanencia de las propiedades iniciales del
concreto es básica para la determinación de la resistencia de las condiciones
estructurales de la edificación y si se logra determinar que el concreto ya no mantiene
los requisitos de calidad necesarios se puede recomendar las acciones
correspondientes.
Por otro lado, al usar en la infraestructura estos 02 métodos no destructivos y uno
destructivo, siendo el destructivo el más confiable y según el Reglamento Nacional
de Edificaciones, validado para establecer la aceptación o rechazo de la calidad de
un concreto. Se puede establecer si existe una correlación entre estos resultados en un
concreto de una edificación en uso, lo que permitiría a futuro usar los ensayos no
destructivos como un indicador sencillo y de bajo costo para efectuar un análisis previo
de la calidad del concreto.
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL Comentado [U1]:
Determinar la resistencia a la compresión del concreto y la
homogeneidad en la infraestructura de concreto del pabellón 3A, usando
los ensayos destructivos y no destructivos. Luego establecer una
correlación entre estos resultados, para que de esta manera esté al alcance
estos previos conocimientos para una persona común y así estén más
preparados al momento de construir o reforzar sus viviendas o
instituciones educativas.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Determinar los valores de resistencia a compresión del concreto
endurecido en el pabellón 3A mediante el uso de diamantina.
16
2. Determinar la homogeneidad del concreto endurecido en el pabellón 3A
mediante el uso de esclerómetro.
3. Determinar la homogeneidad y presencia de grietas del concreto endurecido
en el pabellón 3A mediante el uso de equipo de ultrasonido
4. Realizar un análisis descriptivo y comparar los resultados obtenidos
mediante los ensayos no destructivos y destructivos en el concreto
endurecido y evaluar si existe una correlación entre estos resultados.
1.4 DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación será efectuada en el concreto para la determinación de la resistencia del
concreto del pabellón 3A de la I.E. 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre.
CAPITULO II: MARCO TEORICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
2.1.1 ANTECEDENTES INTERNACIONALES
CRESPO LEON, K.P. y GARCIA TRONCOSO N. L. Correlaciones entre Ensayos
Destructivos y No Destructivos para Hormigones de Alta Resistencia. Tesis de grado
inédita, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, 2009.
El Objetivo de esta investigación fue obtener información de laboratorio realizando
diversos tipos de ensayos normalizados al concreto endurecido, para luego relacionarlos
entre sí y de esta manera obtener un documento técnico de referencia que pueda ser usado
por las compañías e instituciones relacionadas directamente con el concreto; la metodología
empleada se ejecutó en un laboratorio realizando especímenes de ensayos diamantinos,
elaboración de ensayos de resistencia a la compresión, rebote esclerométrico y ensayo de
ultrasonido. Luego se realizó la correlación simple y correlación múltiple entre los ensayos
mecánicos y métodos no destructivos, obteniendo como resultados las gráficas que sirven
para determinar resistencias de concreto y también para corroborar resultados con relación
a la estimación de la resistencia a compresión de concreto mediante la utilización de las
técnicas de esclerómetro, diamantina y ultrasonido; para que finalmente llegue a las
conclusiones:
17
El número de rebotes del martillo esclerómetro es una prueba sencilla de realizar, pero
sus resultados dependen de muchos factores. Este método tiene un bajo coeficiente de
variación, sin embargo, las predicciones de resistencia no son necesariamente confiables.
Las correlaciones entre ensayos mecánicos nos dan una idea muy precisa de que ellos
están perfectamente ligados entre sí, y que muchas de sus propiedades son influencias por
los mismos factores como curado, compactación densidad, etc. (Crespo y García, 2009).
ALDANA ORTIZ, R. S. Estudio experimental de la determinación de resistencias a
compresión del concreto en la infraestructura: correlación de los resultados de
especímenes de concreto en la infraestructura con el uso del equipo de la diamantina.
Memoria de grado inédita, Universidad de Chile, Santiago de Chile, 2008.
El Objetivo de esta investigación fue la aportación de conocimientos referente al ensayo
de la diamantina a compresión del concreto y sus factores. Para lo cual analiza las
resistencias obtenidas por edad y por tipo de concreto, concluyendo que existen
correlaciones lineales entre los resultados de los especímenes de concreto endurecido y
además confirma que las resistencias obtenidas con los especímenes en las columnas son
mayores que las obtenidas en las losas del concreto endurecido.
ORELLANA BARRERA, Israel A. Determinación de la Resistencia de concreto a
Compresión y el Índice de rebote, por métodos de Ensayo Destructivo y No
Destructivo (ASTM C-39, C-805) y su Correlación, a concretos Autocompactantes
para vivienda en serie. Tesis de grado inédita, Universidad de San Carlos de
Guatemala, Guatemala, 2009.
En este estudio se investigó un concreto autocompactante, para lo cual realizó una
comparación de ensayos no destructivos (martillo de rebote) con especímenes de concreto
extraídos mediante la diamantina, la metodología se desarrolla experimentalmente en el
laboratorio, analiza los datos obtenidos de resistencias del concreto mediante la estadística,
y finalmente concluye que la lectura del martillo de rebote se ve afectada por la gravedad
al momento del ensayo (sentido horizontal < sentido vertical), además afirma, que el ensayo
con martillo de rebote puede ser un buen instrumento para realizar una evaluación
cualitativa de la resistencia mecánica (Orellana, 2009).
“Aplicar ensayos destructivos y no destructivos para poder encontrar la
Vulnerabilidad y homogeneidad Estructural de las Edificaciones Indispensables del
Sector Educación del grupo III en el Municipio de Dosquebradas, Risaralda.”
18
Lugar: Pereira / Risaralda.
Autor: Cardona (2016).
El municipio de Dosquebradas cuenta con la siguiente infraestructura de educación:
educación infantil, primaria, secundaria, bachillerato y formación profesional de grado
superior. Por lo anterior, ¿es importante determinar el nivel de atención de la red del sistema
de educación? Al realizar los siguientes ensayos hemos encontrado la vulnerabilidad y
homogeneidad estructural de once colegios/escuelas del municipio de Dosquebradas,
mediante los instrumentos técnicos pertinentes y Levantar la información estructural y
arquitectónica de las edificaciones que no cuentan con dichos soportes técnicos y/o verificar
las condiciones estructurales de campo de aquellas que cuenten con los mismos así como
Modelar en un software especializado los índices de sobre-esfuerzo y la derivada, de las
edificaciones de dos o más pisos, según estándares de la NSR-10. Estableciendo de manera
proximal las medidas de mitigación requeridas para el cumplimiento de los mínimos
establecidos en la NSR-10 para edificaciones indispensables del sector educativo. La
Universidad Libre Seccional Pereira ha desarrollado estudios de vulnerabilidad sísmica en
casas en mampostería estructural, colegios, sistemas de acueductos y alcantarillados,
hogares de bienestar familiar; logrando saber la amenaza que tienen estas edificaciones y
brindando soluciones a los problemas estructurales en el caso de ser requeridos; con esto se
ha alcanzado determinar en una medida el nivel de vulnerabilidad de la ciudad de Pereira y
el municipio de Dosquebradas. La aplicación de estudios de vulnerabilidad se puede utilizar
en cualquier tipo de estructura y en municipio como Dosquebradas en el que aún no han
sido estudiadas, ni el 10% de las edificaciones de su sistema educativo es fundamental
aplicar
este proyecto más a fondo.
Conclusiones:
1. De las instituciones analizadas el 59.6% (28) de los bloques tiene como
sistema estructural pórticos, mientras el 40.4% (19) tiene como sistema
19
estructural muros, esto ayudo a clasificar y a determinar las condiciones
mínimas para cada bloque y las medidas proximales que tendrían en el caso
de no cumplir los requisitos mínimos.
2. Al empezar el estudio se obtuvo que el 72.3% (34) de los bloques tenía
columnas, mientras el 27.7% (13) no tenía columnas, al terminar de realizar
las medidas proximales con las condiciones mínimas de la NSR-10 se puede
decir que el 100% de los bloques tiene columnas y cumple con las
dimensiones mínimas para este elemento.
3. Al empezar el estudio se obtuvo que el 76.6% (36) de los bloques tenía vigas,
mientras el 23.4% (11) no tenía vigas, al terminar de realizar las medidas
proximales con las condiciones mínimas de la NSR-10 se puede decir que el
100% de los bloques tiene vigas y cumple con las dimensiones
mínimas para este elemento.
4. El 100% (47) de los bloques no posee planos de ningún tipo lo cual refleja el
estado en que se encuentran las instituciones educativas, esto es relevante ya
que indica que se tuvo que realizar un levantamiento del 100% de los bloques
para la realización del estudio.
Recomendaciones:
5. A pesar de que se realizaran las medidas proximales las estructuras
analizadas ante la presencia de un sismo pueden fallar debido a que no han
sido modeladas y analizadas ante este suceso.
6. Este estudio a pesar de ser realizado a conciencia es necesario en estudios
futuros la realización de técnicas de ferro escáner que ayudan a determinar
la resistencia del concreto y la distribución del acero datos de gran
importancia que en este estudio se tuvieron que asumir.
7. Es recomendable que este estudio se siga realizando ya que el aporte a las
diferentes comunidades es muy grande.
2.1.2 ANTECEDENTES NACIONALES
VALENCIA ELGUERA, Gabriela e IBARRA NAVARRO, Miguel A. Estudio
Experimental para determinar Patrones de Correlación entre la Resistencia a
20
Compresión de concreto y la Velocidad de Pulso Ultrasónico en Concreto
Simple, Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 2013.
El objetivo de esta tesis fue realizar un estudio que permitió, con cierto grado de
confiabilidad, hallar patrones de comportamiento entre los resultados del Ensayo de
Ultrasonido y del Ensayo de Resistencia a Compresión en elementos de concreto
simple, evaluando las resistencias de diseño de los concretos más comerciales en
nuestro medio; la metodología se desarrolló en el laboratorio con la realización de los
ensayos no destructivos de ultrasonido y compresión simple concluyéndose que el
Ensayo de Ultrasonido en el concreto resulta ser una prueba sencilla y rápida de
realizar, sin embargo sus resultados están influenciados por varios factores internos,
sin embargo este método de ensayo no destructivo demostró tener altos Coeficientes
de Determinación (r2), que confirman una marcada dependencia entre la Resistencia
a Compresión y la Velocidad de Pulso Ultrasónico, además se propone éste método
para el control de calidad en obra, en complemento al clásico ensayo destructivo de
Resistencia a Compresión efectuado bajo un proceso estándar. La idea sería 13 contar
con una tecnología práctica además de amigable con el planeta, dado que permite
infinitas repeticiones y técnicamente no genera residuos ni emplea químicos.
(Valencia e Ibarra, 2013).
“Proceso de la determinación de la resistencia de concreto a compresión y la
homogeneidad de las estructuras construidas con sistemas duales que presentan
deficiencias estructurales.”
Lugar: Lima – Perú.
Autor: Flores (2018).
Este proyecto tiene como objetivo determinar la relación entre el proceso de la
resistencia y homogeneidad entre el incremento del desempeño estructural de
estructuras construidas con sistemas duales que presenten deficiencias estructurales,
para entender el funcionamiento de la resistencia en estructuras construidas de
concreto armado, mediante ensayos de compresión de probetas prismáticas,
compresión diagonal. La finalidad es la de entender correctamente el comportamiento
del material compuesto en estas condiciones y así saber con precisión si la resistencia
a compresión del concreto va a ser útil para las cargas que debe resistir.
Adicionalmente, se ensayó los materiales por separados primero probetas
prismáticas, vigas de concreto y muretes sin refuerzo; luego probetas y vigas
prismáticas con refuerzo de acero estructural y en muretes con refuerzo de geomalla
para saber cuál es la diferencia de resistencia que existen y saber si es útil o no
reforzar la estructura con dicho material, también contiene un presupuesto para
comparar si es viable poder reforzar con dichos materiales o si es más conveniente y
21
económico demoler la estructura. Esta investigación intenta verificar la posibilidad
de realizar reforzamientos a estructuras de concreto armado, mediante el pegado de
acero estructural. Especial atención se da al estudio del comportamiento a compresión
y flexión.
1. En cuanto a la hipótesis general: Si existe una relación significativa entre el
proceso de la resistencia y homogeneidad en las estructuras entre el incremento del
desempeño estructural de estructuras construidas con sistemas duales que presenten
deficiencias estructurales, ya que se obtuvieron resultados favorables que
incrementan la capacidad de carga de los elementos estructurales a los cuales se
determinó con los métodos antes mencionados en la investigación.
2. En cuanto a la primera hipótesis específica: Si existe una relación significativa
entre el proceso de las resistencias a compresión y el incremento del desempeño
estructural, ya que cuando se determinaron los muretes se pudo recuperar su
resistencia inicial y hasta incrementar su resistencia con el refuerzo de geomalla
triaxial Tx 160.
• Se comprobó que el murete con una determinada resistencia se obtuvo un
valor de 6.0 kg/cm2, y con la resistencia de la geomalla se tiene un incremento
a compresión diagonal en 8.2 kg/cm2, a los 12 días de dad del concreto, teniendo
un incremento de 2.2 kg/cm2, que en porcentaje seria 36.67 %.
3. Para la segunda hipótesis especifica: Existe una relación significativa entre
la determinación de la estructura y el incremento del desempeño estructural, ya
que los resultados a los 7, 14 y 20 días demuestran que las muestras con de
resistencia a compresión de empresillado metálico, plancha metálica y
engrosamiento de concreto, fueron mayores a los que se ensayaron sin ninguna
determinación.
“Estudio de la homogeneidad y Vulnerabilidad Sísmica de la I.E.
Emblemática San Juan de la Ciudad de Trujillo.”
Lugar: Trujillo – Perú.
Autor: Pecori Zabaleta (2018).
El presente trabajo de investigación denominado ESTUDIO DE LA
HOMOGENEIDAD Y VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LA I.E.
EMBLEMÁTICA SAN JUAN DE LA CIUDAD DE TRUJILLO, se realizó con el
objetivo de determinar la homogeneidad de la estructura y el grado de vulnerabilidad
sísmica, así como de plantear propuestas de reforzamiento ante los principales
22
problemas identificados, con la finalidad de prevenir y mitigar los posibles daños que
pueda sufrir la edificación ante la ocurrencia de un sismo. Para ello, se evaluó de
forma visual y analítica los pabellones A, C y J con los 11 parámetros descritos en el
método del índice de vulnerabilidad de Benedetti y Petrini, que representan las
características más importantes en una edificación y cuya influencia podría ser
significativa durante un sismo. Así mismo se realizó la modelación estructural del
pabellón C del centro educativo en el software ETABS, con la finalidad de determinar
su comportamiento sísmico, tomando como base los lineamientos la norma de sismo-
resistencia E.030.
Para el estudio mediante métodos de ensayos en la edificación con la metodología
descrita, se tuvo en cuenta los resultados del estudio de suelos y el ensayo de
esclerometría realizado a los principales elementos estructurales. Los resultados
obtenidos con el método de Benedetti y Petrini fueron de un grado de vulnerabilidad
media – baja para los tres pabellones evaluados. Así mismo el análisis de la
modelación estructural cumplió con los desplazamientos máximos relativos y con la
fuerza cortante de la norma E.030. El resultado del control de agrietamiento realizado
en base a la norma E.070, indica que algunos muros de concreto y albañilería en
ambas direcciones se agrietarían ante la ocurrencia de un sismo y los resultados de la
resistencia al corte global muestra la necesidad de reforzamiento en las dos
direcciones principales de la edificación. Como un complemento al presente estudio,
se consideró otros aspectos no descritos en el método del índice de vulnerabilidad y
que podrían representar problemas durante un sismo como: columna corta, corrosión
y falta de verticalidad en aceros de columnas, pérdida del recubrimiento en algunos
elementos estructurales, esbeltez de columnas, falta de arriostramiento de los
alfeizares, mala calidad de las unidades de albañilería en los parapetos de las azoteas.
Finalmente se realizó una serie de propuestas de reforzamiento ante los problemas
encontrados, así como el planteamiento de un nuevo diseño estructural, manteniendo
sus dimensiones originales y la distribución de sus ambientes.
2.1.3 ANTECEDENTES LOCALES
23
“Ensayos para determinar la homogeneidad y vulnerabilidad sísmica de un
edificio existente: Clínica San Miguel de Piura."
Lugar: Piura – Perú.
Autor: Vizconde Campos (2004).
Un estudio de homogeneidad y vulnerabilidad sísmica tiene como finalidad descubrir
en una edificación existente los puntos débiles que fallarían al ocurrir un evento
sísmico. Esta homogeneidad y vulnerabilidad se determina para los elementos
estructurales (columnas, vigas, aligerados, placas, etc.), como para los no
estructurales (tabiques, equipos, tuberías, vidrios, etc.). Realizar métodos de ensayos
en edificios existentes es un tema que no ha calado del todo en los profesionales
peruanos involucrados en el diseño y se hace énfasis en el cálculo estructural y
construcción de nuevos edificios desatendiendo a aquellos que ya existen, están
operativos y albergan a muchas personas. Esto tal vez se realiza para no mirar atrás
y no crearse “problemas” si existiera alguna irregularidad seria en el edificio tras
dicho estudio. De este modo, alrededor del mundo se han impulsado mucho estos
estudios, como es el caso de la ciudad de Basilea (Suiza), con el fin de implementar
estrategias y ver el nivel de peligro a que están expuestas sus edificaciones. En Costa
Rica se iniciaron estudios de vulnerabilidad de hospitales en 1984 siendo el primero
en evaluarse el Hospital México. También en Chile tras el sismo de 1985, evento que
daño 180 establecimientos de los 536 en el área de influencia y dejó fuera de servicio
2 796 camas de las 19 581 disponibles. Un estudio de 12 meses seleccionó 14
hospitales para ser evaluados. En Bogotá, en 1997, se hizo un estudio de la
vulnerabilidad sísmica del Hospital Kennedy, institución pública y moderna, que
atiende a 2 millones de personas. Este hospital fue evaluado con técnicas avanzadas
de análisis inelástico, con el fin no sólo de establecer las deficiencias en términos de
rigidez y resistencia de las estructuras, sino en términos de disipación y concentración
de energía inelástica por plastificación y desarrollo de ductilidad. En el Perú se tiene
conocimiento de un proyecto de diagnóstico de la vulnerabilidad sísmica de
hospitales, realizada en 1997 con apoyo de la OPS/OMS, como el del Hospital
Nacional Edgardo Rebagliati. Aquí se evalúan sólo los componentes no estructurales,
pero de una manera cualitativa. De algún estudio realizado en la región de Piura se
conocen los estudios de vulnerabilidad sísmica estructural en viviendas y algunas
edificaciones hechas por dos tesistas de la UDEP aplicando unas metodologías como
lo son el ATC-21, ATC-22 y el método japonés. Países pioneros en el desarrollo de
metodologías orientadas a la evaluación de la vulnerabilidad sísmica de edificios
existentes son Japón y Estados Unidos. Ambos países, al igual que otros más, aportan
24
métodos analíticos para evaluaren detalle la posible vulnerabilidad de una estructura
ante algún sismo probable.
Conclusiones:
1. El estudio de la homogeneidad y vulnerabilidad sísmica de edificios como hospitales
o clínicas, como es el caso de la clínica San miguel, debe abordarse desde un punto
de vista global que considere la vulnerabilidad física (estructural,
no estructural) y la vulnerabilidad funcional.
2. Es importante integrar los métodos empíricos, experimentales y analíticos de
evaluación de la vulnerabilidad sísmica como una vía para aumentar la
confiabilidad de estos estudios.
3. El diseño sísmico de la Clínica San Miguel no es satisfactorio pues no cumple con
los objetivos de un nivel de Ocupación Inmediata requerido para este tipo de
edificaciones.
4. Tanto el método FEMA 154 como el FEMA 310 pueden aplicarse a los edificios
del Perú teniendo en cuenta ciertas consideraciones y tras un serio estudio de
ambos métodos para ser eficazmente aplicados.
5. El comportamiento sísmico del edificio Consultorios A cambia drásticamente de
comportarse como un edificio de pórticos a uno con comportamiento dual debido
a la interferencia de tabiques de albañilería no aislados a los pórticos.
6. Los muros colocados en forma simétrica y regular en todos los pisos, en el edificio
Consultorios A, han absorbido la mayor cantidad de carga lateral por sismo y han
protegido a las columnas de un posible fallo.
7. La mayoría de los muros o tabiques de albañilería no reforzada, al no haber sido
diseñados para soportar cargas de sismo fallan por corte par aun sismo máximo
esperado (MCE) como se ve en el Cap. 9.
8. Existen algunas vigas (V104, V204, V307, V108, V208, V308) que fallan por
flexión debido a su falta de resistencia y de ductilidad.
9. El edificio en su conjunto tiene una buena resistencia al sismo debido a la falla sola
de algunas vigas y muros de albañilería, pero éstos al fisurarse y agrietarse podrían
perder su capacidad de corte y no trabajar dejando las cargas a ser soportadas por
los elementos de los pórticos (columnas y vigas). Por tanto, no es seguro para un
nivel de ocupación inmediata.
25
10. Para el estudio del periodo fundamental de edificios en zonas urbanas como el de CSM
a partir de vibración ambiental es suficiente el registro de aceleración en la parte
superior del edificio.
“Vulnerabilidad y determinación de la resistencia del concreto de la I.E. N.º
10024 “Nuestra Señora de Fátima.”
Lugar: Pimentel – Perú.
Autor: Moreta (2015).
La I.E. N.º 10024 “Nuestra Señora de Fátima” es un centro educativo ubicado en la
ciudad Chiclayo, en el departamento de Lambayeque, el cual está conformado por
edificaciones construidas en el año 1950, y estructuras más recientes del año 2001,
siendo las construcciones más antiguas las que presentan indicios de ser vulnerables
estructuralmente debido a la poca determinación al concreto y al poco conocimiento
de la Ingeniería Sismorresistente, es por ello que la presente investigación buscó dar
a conocer si las edificaciones eran vulnerables estructuralmente ante un evento
sísmico, determinando cada una de ellas mediante una estudio preliminar por el
método Rapid Visual Screening del FEMA y un estudio concluyente en base al
Análisis Dinámico Modal Espectral de la NTE. E.030 “Diseño Sismorresistente” del
Reglamento Nacional de Edificaciones, además afianzándose de estudios
complementarios como ensayo de corazones diamantinos y un estudio de mecánica
de suelos, con lo cual se logró determinar que las edificaciones vulnerables
estructuralmente ante un evento sísmico son los módulos construidos en el año 1950
debido a las deformaciones excesivas que se presentan en estas edificaciones a causa
de la baja rigidez de sus elementos resistente a fuerzas laterales, para las cuales se
presenta una propuesta de reforzamiento estructural mediante la incorporación de
muros de corte en su estructura para aportar una rigidez adecuada y cumplir con
el código de Diseño Sismo resistente vigente.
Palabras claves: Vulnerabilidad estructural, sistema estructural, sismo,
distorsión de entrepiso o deriva, rigidez.
26
2.2 BASES TEÓRICAS
2.2.1 CONCRETO:
Definición:
Es básicamente una mezcla de dos componentes: agregados y pasta. La pasta,
compuesto de cemento Portland y agua, une a los agregados (arena y grava o
piedra triturada), para formar una masa semejante a una roca ya que la pasta
endurece debido a la reacción química entre el cemento y el agua.
2.2.2 COMPONENTES DEL CONCRETO:
Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los
agregados finos consisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de
partícula que pueden llegar hasta 10 mm; los agregados gruesos son aquellos
cuyas partículas se retienen en la malla No. 16 y pueden variar hasta 152 mm. El
tamaño máximo del agregado que se emplea comúnmente es el de 19 mm o el de
25 mm.
La pasta está compuesta de cemento Portland, agua y aire atrapado o aire incluido
intencionalmente. Ordinariamente, la pasta constituye del 25 al 40% del volumen
total del concreto. La Figura 1 muestra que el volumen absoluto del cemento está
comprendido usualmente entre el 7% y el 15% y el agua entre el 14% y el 21%.
El contenido de aire en concretos con aire incluido puede llegar hasta el 8% del
volumen del concreto, dependiendo del tamaño máximo del agregado grueso.
Como los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen
total del concreto, su selección es importante. Los agregados deben consistir en
partículas con resistencia adecuada, así como resistencia a condiciones de
exposición a la intemperie y no deben contener materiales que pudieran causar
deterioro del concreto. Para tener un uso eficiente de la pasta de cemento y agua,
es deseable contar con una granulometría continua de tamaños de partículas.
La calidad del concreto depende en gran medida de la calidad de la pasta. En un
concreto elaborado adecuadamente, cada partícula de agregado está
completamente cubierta con pasta, así como también todos los espacios entre
partículas de agregado. Para cualquier conjunto especifico de materiales y de
condiciones de curado, la cantidad de concreto endurecido está determinada por
la cantidad de agua utilizada en relación con la cantidad de cemento.
27
A continuación, se presenta algunas ventajas que se obtienen al reducir el
contenido de agua:
• Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión.
• Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor
absorción.
• Se incrementa la resistencia al intemperismo.
• Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el
esfuerzo.
• Se reducen las tendencias de agrietamientos por contracción. Entre menos
agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto, a condición que se
pueda consolidar adecuadamente. Menores cantidades de agua de mezclado
resultan en mezclas más rígidas; pero con vibración, aún las mezclas más
rígidas pueden ser empleadas. Para una calidad dada de concreto, las mezclas
más rígidas son las más económicas. Por lo tanto, la consolidación del
concreto por vibración permite una mejora en la calidad del concreto y en la
economía.
Las propiedades del concreto en estado fresco (plástico) y endurecido, se
pueden modificar agregando aditivos al concreto, usualmente en forma
líquida durante su dosificación.
Los aditivos se usan comúnmente para:
• Ajustar el tiempo de fraguado o endurecimiento.
• Reducir la demanda de agua.
• Aumentar la trabajabilidad.
Incluir intencionalmente aire.
Ajustar otras propiedades del concreto.
El concreto también es un excelente material de construcción porque puede
moldearse en una gran variedad de formas, colores y texturizados para ser
usado en un número ilimitado de aplicaciones.
28
2.2.3 PROPIEDADES DEL CONCRETO ENDURECIDO:
2.2.3.1 RESISTENCIA:
Es la capacidad de soportar cargas y esfuerzos, siendo su mejor comportamiento
en compresión en comparación con la tracción, debido a las propiedades
adherentes de la pasta de cemento. Depende principalmente de la concentración
de la pasta de cemento, que se acostumbra expresar en términos de la relación
Agua/Cemento en peso. La afectan además los mismos factores que influyen en
las características resistentes de la pasta, como son la temperatura y el tiempo, y
de la calidad de los agregados, que complementan la estructura del concreto.
Un factor indirecto, pero no por eso menos importante en la resistencia, lo
constituye el curado ya que es el complemento del proceso de hidratación sin el
cual no se llegan a desarrollar completamente las características resistentes del
concreto.
2.2.3.2 ELASTICIDAD:
En general, es la capacidad del concreto de deformarse bajo carga, sin tener
deformación permanente. El concreto no es un material elástico estrictamente
hablando, ya que no tiene un comportamiento lineal en ningún tramo de su
diagrama cara vs deformación en compresión, sin embargo, convencionalmente
se acostumbra definir un “Módulo de elasticidad estático” del concreto mediante
una recta tangente a la parte inicial del diagrama, o una recta secante que une el
origen del diagrama con un punto establecido que normalmente es un % de la
tensión última.
Los módulos de Elasticidad normales oscilan entre 250,000 a 350,000 kg/cm2 y
están en relación inversa con la relación Agua/Cemento.
2.2.3.3 EXTENSIBILIDAD:
Es la propiedad del concreto de deformarse sin agrietarse. Se define en función
de la deformación unitaria máxima que puede asumir el concreto sin que ocurran
figuraciones. Depende de la elasticidad y del denominado flujo plástico,
constituido por la deformación que tiene el concreto bajo carga constante en el
tiempo.
2.2.3.4 ENSAYOS DEL CONCRETO EN ESTADO
ENDURECIDO
29
Estos ensayos se realizan para determinar la resistencia y/u otros parámetros de
calidad mediante pruebas estándar efectuadas a especímenes de concreto
fraguadas o a especímenes extraídos de un elemento de concreto, los cuales
pueden ser obtenidos en obra o en alguna evaluación realizada en laboratorio.
Se clasifican en:
Ensayos destructivos en el concreto: Son pruebas realizadas sobre testigos de
concreto que permiten determinar, generalmente de forma directa, ciertas
propiedades inherentes al material, produciendo en ellos una alteración
irreversible de su geometría dimensional y/o de su composición química.
Se tiene, por ejemplo:
• Ensayo de Diamantina.
• Ensayo de resistencia a compresión
• Ensayo a tracción indirecta.
• Ensayo de contenido de cloruros (si se analiza una sección de concreto).
• Ensayo del grado de carbonatación (si se analiza una sección de
concreto).
• Ensayo de permeabilidad.
• Ensayo de humedad.
• Ensayo de resistencia a la abrasión.
2.2.3.5 ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS EN EL CONCRETO
Son métodos que permiten inspeccionar o comprobar determinadas propiedades
del concreto endurecido, sin afectar de forma permanente sus dimensiones,
características de servicio, propiedades físicas, químicas o mecánicas.
Cada método tiene ventajas y limitaciones, en general los ensayos no destructivos
proveen datos no muy exactos acerca del estado de la variable a evaluar a
comparación de los ensayos destructivos, por lo cual es conveniente
complementar los resultados de ensayos no destructivos con datos provenientes
de ensayos destructivos; sin embargo, suelen ser más económicos ya que no
implican la destrucción del elemento evaluado y algunos de ellos permiten hacer
más de una repetición.
30
Hay distintos métodos de ensayos no destructivos para concreto, cada uno de ellos
depende del parámetro que se desee controlar y las condiciones bajo las cuales se
realice el ensayo, entre estos métodos tenemos:
• Ensayo con esclerómetro o prueba del Martillo de Rebote.
• Ensayo de líquidos penetrantes.
• Ensayo de partículas magnetizables.
• Ensayo de emisiones acústicas.
• Ensayo de impacto acústico.
• Prueba de carga.
• Ensayo ultrasonido
2.2.3.6 ENSAYOS MATERIA DE LA INVESTIGACION
Para la presente investigación de tesis es de principal interés investigar la
correlación lineal de los resultados de los ensayos de resistencia de la diamantina,
el esclerómetro y del equipo de ultrasonido.
Los ensayos en el concreto endurecido son de especial interés ya que tienen por
finalidad brindarnos información concerniente a la resistencia, grado de deterioro
y durabilidad del concreto de la estructura que se esté evaluando. Para realizar la
presente investigación se realizarán los siguientes ensayos: ensayos a la
compresión de especímenes de concreto extraídos con Diamantina (Ensayo
Destructivo – ED), el Ensayo con Esclerómetro (Ensayo No Destructivo – END)
y el Ensayo con el equipo Ultrasonido (Ensayo No Destructivo – END).
2.2.3.7 ENSAYOS DE RESISTENCIA A LA COMPRESION
Normas utilizadas:
ASTM C 39M – 16: Método de prueba estándar para la resistencia a la
compresión de especímenes cilíndricos de concreto.
NTP 339.034: Método de ensayo normalizado para la determinación de la
resistencia a la compresión del concreto, en muestras cilíndricas.
Definición: Consiste en aplicar una carga de compresión axial a los cilindros
moldeados o extracciones diamantinas a una velocidad normalizada en un rango
prescrito mientras ocurre la falla. La resistencia a la compresión del espécimen
31
es calculada por división de la carga máxima alcanzada durante el ensayo, entre
el área promedio de la sección del espécimen.
El parámetro obtenido es una propiedad principalmente física y es
frecuentemente usado en el diseño de estructuras, se expresa en kilogramos por
centímetro cuadrado (kg/cm2) o en mega pascales (MPa).
Importancia: Los resultados de las pruebas de Resistencia a Compresión se
emplean fundamentalmente para verificar que la mezcla del concreto
suministrada cumpla con los requerimientos de la resistencia especificada (f’c)
en la definición del proyecto. También se puede utilizar para fines de control de
calidad, aceptación del concreto o para estimar la resistencia en elementos
estructurales que permitan definir la programación de los siguientes procesos
constructivos en la ejecución de una obra (remoción de encofrados, puntales,
etc.).
Equipo: La máquina de ensayo deberá tener capacidad conveniente, debe
ser operada por energía (no manual) y debe permitir una velocidad de carga
sobre el espécimen de 0,25 ± 0,05 Mega Pascales, de forma continua sin
intermitencia ni detenimiento.
La máquina de ensayo será equipada con dos bloques de acero con caras
resistentes, uno de los cuales se asentará sobre una rótula, que le permita
acomodarse a la parte superior del espécimen, y el otro se apoya sobre una
sólida base en el que se asienta la parte inferior de la misma. Las caras de
los bloques serán paralelas durante el ensayo y deben tener una dimensión
mínima de al menos 3% mayor que el diámetro de los especímenes a ser
ensayadas.
Especímenes para el ensayo: El ensayo se puede realizar con especímenes
obtenidos en cualquiera de las siguientes condiciones:
• Especímenes curados y moldeados, de acuerdo con la Norma
Técnica ASTM C31, de una muestra de concreto fresco.
• Especímenes extraídos de una estructura de concreto endurecido,
de acuerdo con la Norma Técnica ASTM C42M -13.
32
Especímenes producidos con moldes de cilindros colocados in situ
(embebidos en la estructura), de acuerdo con la Norma Técnica
ASTM C873.
Figura 2.1: Ensayo de resistencia a la compresión
Fuente: NTP 339.034
2.2.3.8 EXTRACCION DE ESPECIMENES DE CONCRETO
POR DIAMANTINA.
Normas utilizadas:
A.S.T.M. C 42M-13: Método normalizado de ensayo de obtención de
especímenes perforados y vigas aserradas de concreto.
NTP 339.059: Método de ensayo para la obtención de corazones
diamantinos y vigas cortadas de hormigón (concreto).
Definición: Establece la obtención, preparación y ensayo de longitud, resistencia
diamantinos de concreto y para determinar la resistencia a la flexión de vigas
cortadas de concreto.
En este ensayo se aplica a la extracción de especímenes cilíndricos de concreto
obtenidos a partir de estructuras existentes. Este espécimen se falla a compresión
para determinar la resistencia del concreto de la estructura.
Importancia: El ensayo permite la evaluación de la resistencia del concreto a
partir de especímenes representativos obtenidos por extracción. Esta evaluación
33
se realiza cuando se desea conocer la resistencia a la compresión del concreto de
una estructura existente. La resistencia de los especímenes de concreto depende
del grado de humedad al que está sometido, de la orientación hacia la cual fue
extraído, de la ubicación del espécimen. En general no existe una relación
estandarizada entre la resistencia del espécimen de concreto y la resistencia de
los especímenes curados bajo el método estándar.
Aplicaciones: Para evaluar la resistencia del concreto en una estructura, en
especial cuando la resistencia de los cilindros normalizados, modelados al pie de
la obra es baja, se recomienda extraer especímenes (también llamadas corazones)
del concreto endurecido. Eventualmente este procedimiento puede emplearse en
diferentes casos, por ejemplo, cuando ha ocurrido anomalías en el desarrollo de
la construcción, fallas de curado, aplicación temprana de cargas, incendio,
estructuras antiguas, o no cuenta con registros de resistencia, etc.
Equipo:
Está conformado por:
Equipo sonda provisto de brocas diamantadas:
Es un taladro equipado con una broca cilíndrica de pared delgada con
corona de diamante, carburo de silicio o algún material similar; debe
contar con algún material similar; debe contar con un sistema de
enfriamiento para la broca impida la alteración del concreto y el
calentamiento de la misma.
Calibrador o vernier con apreciación de por lo menos 0.5 mm:
Es un aparato empleado para la medida de espesores y de diámetros
interiores o exteriores de cilindros como así también para mediciones de
profundidad o altura. Este instrumento además nos brinda la oportunidad
de leer la medida en mm o en pulgadas.
Criterios generales: Los testigos cilíndricos para ensayos de compresión se
extraen con un equipo sonda, provisto de brocas diamantadas, cuando el concreto
ha adquirido suficiente resistencia para que durante el corte no se pierda la
adherencia entre el agregado y la pasta. En todos los casos, el concreto deberá
tener por lo menos 14 días de colocado. Deben tomarse tres especímenes por cada
resultado de resistencia que esté por debajo de la resistencia a la compresión
especificada del concreto (f'c).
34
De la extracción: La Extracción debe realizarse en forma perpendicular a la
superficie del elemento cuidando que en la zona no existan juntas ni se encuentren
próximas a los bordes deberán descartarse las especímenes dañados o
defectuosos.
Geometría de los especímenes:
Diámetro:
• El diámetro de los testigos será por lo menos tres veces mayor que el
tamaño máximo del agregado grueso usado en el concreto.
• La resistencia a compresión de un espécimen con diámetro nominal de
2 pulg. (50 mm) es conocido para ser algo bajo y más variable que
aquellos especímenes con diámetro nominal de 4 pulg. (100 mm).
Longitud:
• La longitud del espécimen deberá ser tal que, cuando esté refrendado,
sea prácticamente el doble de su diámetro o esté entre 1.9 y 2.1 veces el
diámetro.
• Especímenes con relación longitud-diámetro igual o menor que 1.75
requiere de un factor de corrección para la medida de la resistencia.
• No deberán utilizarse testigos cuya longitud antes del refrendado sea
menor que el 95% de su diámetro.
• Podrán emplearse testigos de 8.5 cm de diámetro o más para agregados
de 1 pulgada.
Preparación, curado y refrendado:
• Después de que los especímenes han sido taladrados, limpiar la
superficie con agua y permitir que la humedad superficial remanente se
evapore. Cuando las superficies parezcan secas, pero no más tarde que 1
hora después de taladrados, colocar los especímenes en bolsas plásticas
separadas o recipientes no absorbentes y sellados para prevenir la pérdida
de humedad. Mantener los especímenes a temperatura ambiente y
35
protegerlos de la exposición directa a los rayos de sol. Conservar los
especímenes de concreto en bolsas plásticas selladas o recipientes no
absorbentes todo el tiempo excepto durante la preparación final y por un
tiempo máximo de 2 horas para permitir cabecearlo antes del ensayo.
• Los testigos deben de tener sus caras planas, paralelas entre ellas y
perpendiculares al eje del espécimen, las protuberancias o irregularidades
de las caras de ensayo deberán ser eliminadas mediante aserrado cuando
sobrepasen los 5 mm.
• El aserrado o esmerilado de los extremos del espécimen, complete esta
operación tan pronto como sea practicable, pero no más tarde que 2 días
después del taladrado de los especímenes.
• El A.C.I. recomienda que, si el concreto de la estructura va a estar seco
durante las condiciones de servicio, los corazones deberán sacarse al aire
(temperatura entre 15 y 30 °C, humedad relativa menor del 60%), durante
7 días antes de la prueba, y deberán probarse secos. Si el concreto de la
estructura va a estar superficialmente húmedo en las condiciones de
servicio, los corazones deben sumergirse en agua por lo menos 48 horas
y probarse húmedos.
• Antes del ensayo a compresión, el espécimen deberá ser refrendado en
ambas caras, de manera que se obtenga superficies adecuadas, con el fin
de conseguir una distribución uniforme de la carga, generalmente los
cilindros se tapan (refrendan) con mortero de azufre (ASTM C 617) o
con tapas de almohadillas de neopreno (ASTM C 1231).
• Las medidas de los especímenes diamantinos deberán ser hechos con
una aproximación de 0.01 pulgadas (0.25 mm) cuando sea posible, pero
nunca con menos aproximación que 0.1 pulgadas.
De los resultados y su corrección:
• En los casos que los especímenes tengan una relación entre longitud y
diámetro menor de 2, se deberán ajustar los resultados del ensayo de
compresión, para corregir el efecto de "zunchado" que se produce en el
proceso de aplicación de las cargas.
36
El efecto de zunchado crea un estado triaxial de compresión en los
extremos aumentando la resistencia en el espécimen. El zunchado se debe
a que la carga de ensayo origina una deformación menor en el plato de
acero de la máquina que en el concreto, por la diferencia entre los
módulos de elasticidad de los materiales, la menor deformación de acero
restringe la deformación del hormigón, originándose tensiones de
compresión sobre este último. A medida que disminuye el tamaño de la
probeta la resistencia se incrementa.
• Par los efectos de ajustar la resistencia a un equivalente de espécimen
normal, podrán utilizarse los coeficientes normalizados de la Tabla 1, los
valores que no estén indicados en la tabla, se obtendrán por interpolación.
Tabla 1: Factores de correlación para la relación
longitud/diámetro.
Relación
longitud/diámet
ro
Factor de
corrección
según ASTM C
42M-13
Factor de
corrección
según BSI
2.00 1.00 1.00
1.75 0.98 0.98
1.50 0.96 0.96
1.25 0.93 0.94
1.00 0.87 0.92
Fuente: Norma ASTM C 42
• Los factores de corrección dependen de varias condiciones tales como
estado de humedad, nivel de resistencia y módulo de elasticidad. En la
tabla se presentan los valores promedio para las correcciones debidas a
la relación longitud-diámetro.
Evaluación de resultados: De acuerdo al reglamento ACI 318, el concreto de la
zona representada por las pruebas de corazones, se considera estructuralmente
adecuada si el promedio de los tres corazones es por lo menos igual al 85% de la
resistencia especificada (f'c) y ningún corazón tiene una resistencia menor del
75% de la resistencia especificada (f'c). A fin de comprobar la precisión de las
pruebas, se pueden volver a probar zonas representativas de resistencias erráticas
de los corazones.
37
Figura 2.2: extracción de núcleo con diamantina
Fuente: NTP 339.059
Figura 2.3: extracción de núcleo con diamantina
Fuente: NTP 339.059
2.2.4 ENSAYO DE ESCLEROMETRIA O PRUEBA DEL MARTILLO
DE REBOTE.
Normas utilizadas:
ASTM C805M-13a: Método Estándar del Número de rebote en concreto
endurecido.
38
NTP 339.181: Método de ensayo para determinar el número de rebote
del hormigón (concreto) endurecido (esclerometría).
Definición: La prueba está basada en el principio de que el rebote de una masa
elástica depende de la dureza de la superficie sobre la que golpea la masa. En la
prueba del martillo de rebote, una masa impulsada por un resorte tiene una
cantidad fija de energía que se le imprime al extender el resorte hasta una posición
determinada; esto se logra presionando el émbolo contra la superficie del concreto
que se quiere probar. Al liberarlo, la masa rebota del émbolo que aún está en
contacto con el concreto y la distancia recorrida por la masa, expresada como
porcentaje de la extensión inicial del resorte, es lo que se llama número de rebote
y es señalado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El número
de rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la energía almacenada en
el resorte y del volumen de la masa.
Importancia: evalúa la dureza superficial del concreto por medio de la medición
del rebote de un émbolo cargado con un resorte, después de haber golpeado una
superficie plana de la estructura, la dureza superficial además de ser útil para
revisar la uniformidad del concreto, es una indicación de la resistencia a
compresión, sin embargo, se debo tomar en cuenta que este método de prueba no
es conveniente como para la aceptación o el rechazo del concreto.
Campo de aplicación: Originalmente fue propuesto como un método de ensayo
para determinar la resistencia a la compresión del concreto, estableciendo curvas
de correlación en laboratorio. Sin embargo, por los diferentes factores que afectan
los resultados y la dispersión que se encuentra, en la actualidad se le emplea
mayormente en los siguientes campos:
• Determinar la uniformidad del concreto en una obra.
• Delimitar zonas de baja resistencia en las estructuras.
• Informar sobre la oportunidad para desencofrar elementos de concreto.
• Apreciar, cuando se cuenta con antecedentes, la evolución de la
resistencia de las estructuras.
• Determinar niveles de calidad resistente, cuando no se cuente con
información al respecto.
39
• Contribuir, conjuntamente con otros métodos no destructivos a la
evaluación de las estructuras.
Equipo:
• Martillo de Rebote o Esclerómetro: Consiste en una barra de acero
(émbolo), la cual recibe el impacto de una pieza de acero impulsada por
un resorte (Ver figura 2). Este impacto se trasmite a la superficie de
concreto y debido a la resistencia de este, la pieza rebota y su
desplazamiento máximo es registrado en una escala lineal fija al cuerpo
del instrumento.
• Piedra abrasiva: Está constituida por granos de carburo de silicio de
tamaño medio o de algún otro material y textura similar.
Especímenes para el ensayo:
• La zona de prueba debe tener por lo menos 150 mm (6 pulgadas) de
diámetro y 100 mm (4 pulgadas) de espesor, para evitar lecturas erróneas
debido a la elasticidad de la pieza.
• Todos los elementos sueltos deben fijarse rígidamente para efectuar la
prueba. En el caso de especímenes, se aconseja fijarlas entre los cabezales
de la máquina de compresión.
• Se deben evitar las áreas que exhiben vacíos, rugosidades o alta
porosidad, de ser posible, las losas estructurales de apoyo para las pruebas
deben evitar tener superficies con acabados.
• Deben elegirse las superficies de prueba de acuerdo al área que se va a
realizar el ensayo, en función de sus oquedades, desconcha miento, alta
porosidad o textura rugosa. Cuando se desean comparar las
características de dos elementos, estos deben tener aproximadamente la
misma edad y condiciones de humedad.
• En colados de concreto de poca calidad, se considera que la dureza, el
choque o la resistencia puede ir disminuyendo de abajo hacia arriba. Por
esta razón, es necesario efectuar ensayos en diferentes puntos de la
superficie, para obtener resultados confiables.
Por su parte, los ensayos que se realizan en los elementos de una
40
estructura de concreto, se deben tomar en cuenta las siguientes
consideraciones: Las superficies aplanadas generalmente manifiestan un
índice de rebote más alto que las superficies ásperas o con acabado
poroso. Si es posible las losas estructurales deben ser probadas de abajo
hacia arriba, para evitar superficies acabadas. Por su parte, el concreto a
una temperatura de 273 K (0 °C) o menor, puede presentar un índice de
rebote muy alto, por lo que, para realizar la prueba, el concreto debe
descongelarse y esperar 24 horas a una temperatura de 5 °C.
Las lecturas que van a ser comparadas, deben corresponder a pruebas efectuadas
a la misma dirección de impacto: horizontal, vertical, hacia arriba, hacia abajo o
inclinadas con el mismo ángulo.
Martillos diferentes del mismo diseño nominal pueden dar índice de rebote
diferente, por lo que las pruebas deben efectuarse con el mismo martillo, a fin de
comparar resultados. Si se emplea más de un dispositivo deben efectuarse un
número suficiente de pruebas, sobre la superficie de un concreto patrón, de modo
que se determine la magnitud de las diferencias que se pueden esperar.
Preparación de la superficie a prueba: Antes de la prueba deberá eliminarse
de la superficie pintura, polvo o cualquier elemento no propio del concreto, que
pueda afectar el índice de rebote.
Deberá efectuarse el pulido superficial en la zona de prueba de los especímenes,
hasta una profundidad de 5mm, en los concretos de más de 6 meses de edad, en
texturas rugosas, en las húmedas y cuando se encuentran en proceso de
carbonatación.
En concretos viejos, por consiguiente, excesivamente duros, se deberá
quitar hasta unos 10 mm de la capa superficial, en lo que corresponde a una
superficie para efectuar de 5 a 10 impactos con el esclerómetro.
Consideraciones del ensayo:
• La posición del aparato, en caso de cuatro ensayos comparativos deberá
tener la misma dirección. La posición normal del aparato es horizontal.
41
De actuar verticalmente incide la acción de la gravedad, dando resultados
de rebotes más altos actuando hacia abajo y más bajos hacia arriba. El
accionar angular dará resultados intermedios.
• Para efectuar el ensayo se apoya firmemente el instrumento con el
émbolo perpendicular a la superficie, incrementando gradualmente la
presión hasta que el martillo impacte y se tome la lectura.
• Los impactos deben efectuarse a por lo menos 2.5 cm de distancia.
• Se tomarán 10 lecturas para obtener el promedio.
• Se deben eliminar las lecturas que difieran del promedio en más de 5
unidades y se determina un promedio final de las lecturas. Si más de 3
lecturas difieren en 6 unidades del promedio, se deben de descartar todas
las lecturas.
• Los ensayos son influenciados por la característica del concreto en la
zona de impacto, los vacíos o la presencia de agregado grueso,
disminuyen o incrementan los valores.
• Esto ocurre a menudo en concretos con agregado mayor a 2" o con
menor de 140 kg/cm2 de resistencia, en los cuales el método no es
apropiado.
• El coeficiente de variación del número de rebote decrece con el
incremento de la resistencia del concreto.
42
Figura 2.4: Corte longitudinal del esclerómetro.
Fuente: NTP 339.181:
Figura 2.5: Piedra abrasiva
Fuente: NTP 339.181
43
Gráfico 2.6: cálculo de resistencia de esclerometría
Fuente: NTP 339.181:
2.2.5 ENSAYO DEL EQUIPO ULTRASONICO EN EL CONCRETO.
Normas utilizadas:
ASTM C597 - Método de prueba estándar para la velocidad de pulso a
través del concreto.
Definición: Este método de ensayo consiste en determinar la velocidad
de pulso ultrasónico a partir de la generación de pulsos de ondas de
mantiene en contacto con la superficie del concreto bajo prueba.
Después de recorrer a través el espécimen de concreto, estos pulsos son
recibidos y convertidos en energía eléctrica por un segundo transductor
situado a una distancia (L) de la transmisión del primer transductor; el
tiempo de tránsito (T) se mide electrónicamente y la velocidad del pulso
44
ultrasónico (V) se puede establecer dividiendo L entre T. El parámetro
obtenido (V) está asociado a las propiedades del concreto y su densidad,
por lo mismo permite predecir el estado de calidad del mismo en estado
endurecido; se expresa en metros por segundos (m/s).
𝐸 (1 − 𝜇) 𝑉 = √
𝜌 (1 + 𝜇)(1 − 2𝜇)
Donde:
E = módulo dinámico de elasticidad
= módulo dinámico de Poisson
= densidad
Importancia: Este método se puede usar principalmente para pruebas
de control de calidad e inspección in situ en estructuras de concreto;
como indica la ficha técnica de un proveedor del equipo: “El sistema es
ideal para revisar la uniformidad del concreto, cavidades, fisuras o
defectos por hielo-deshielo o fuego, como también para la
determinación de resistencias”. Este método como ensayo no
destructivo resulta útil por su simplicidad y versatilidad.
Equipo:
Las partes del mismo están constituidas por las siguientes características:
Generador de pulso eléctrico – Transductor transmisor: El generador
de pulso consiste en un circuito para producir pulsaciones de voltaje, el
transductor transforma estas pulsaciones en ondas intermitentes de
energía mecánica, las cuales deben tener una frecuencia de resonancia
con intervalo de 20 a 100 kHz. El generador de pulso debe producir las
pulsaciones en forma repetitiva con un valor no menor de 3 pulsos por
segundo y para iniciar la medición del tiempo del circuito producirá un
pulso de disparo.
El amplificador – Transductor receptor: El voltaje generado debe ser
amplificado tanto como sea necesario, para producir pulsaciones que se
detecten en el circuito medidor de tiempo. El amplificador tendrá una
45
respuesta clara entre la mitad y tres veces la frecuencia de resonancia del
transductor receptor.
Los transductores: Los transductores, emisor y receptor, pueden ser
construidos con elementos piezoeléctricos, magneto estrictivos, u otro
material sensible al voltaje, ellos pueden ser: cuarzo, sulfato de litio,
titanato de bario, metaniobato de bario y zirconato titanato de plomo.
Circuito de medición de tiempo: El circuito de medición de tiempo y
los pulsos de disparo asociados deberán estar en condiciones de ofrecer
una precisión de tiempo de medición de al menos 1 μs y deben ser
insensibles a una temperatura de funcionamiento que oscile entre 0 y 40
°C. La medición debe iniciarse mediante una descarga de voltaje
procedente del generador de pulsos, y operar repetitivamente con la
misma frecuencia. El circuito medidor de tiempo debe estar provisto de
una salida acoplada a una unidad de respuesta de tiempo, esta se utiliza
para determinar el tiempo de tránsito que se muestra en la pantalla del
equipo.
Unidad de pantalla: Existen dos tipos: uno que utiliza un tubo de rayos
catódicos, en el que los pulsos transmitidos y recibidos se transforman en
deflexiones de trayectoria para una escala de tiempo; y otro que utiliza
un cronómetro con respuestas digitales.
Barra Calibradora: Es una barra de metal u otro material resistente del
cual se conoce el tiempo de tránsito de las ondas longitudinales. Dicho
tiempo de tránsito deberá estar marcado permanentemente en la barra
como referencia.
Cables de conexión: En el caso de necesitar cables de conexión muy
largos se recomienda usar cables coaxiales blindados de baja
capacitancia.
Agente de Acoplamiento: Su función es eliminar el aire entre la
superficie de contacto de los transductores y la del concreto, ya que las
frecuencias que se aplican en el concreto no se transmiten en el aire, de
esta manera se asegura la transferencia eficaz de la energía entre el
concreto y los transductores. Para este fin normalmente se utilizan
materiales viscosos tales como: vaselina, gel soluble en agua, goma
moldeable, petróleo en gel o grasas; en algunas referencias se menciona
46
que incluso el agua puede cumplir este papel, de acuerdo al estado de las
superficies en contacto.
Especímenes para ensayo:
Se puede aplicar en las presentaciones usuales del concreto en estado
endurecido (testigos, elementos estructurales, etc.), siempre que se
tome en cuenta los siguientes criterios para la selección de los puntos
de evaluación:
• Antes de realizar el ensayo es necesario efectuar un reconocimiento
visual de los puntos que se van a determinar, con el fin de evaluar la
rugosidad de la superficie, la presencia de huecos, fisuras u otras
características que podrían afectar la prueba.
• Cuando la superficie es rugosa es necesario lijarla y nivelarla, con el fin
de evitar que los transductores obtengan una señal defectuosa.
• Es conveniente evitar la presencia cercana de las barras de acero de
refuerzo dado que influirá en la medición.
• Al hacer la evaluación en una estructura el aspecto más importante
que se debe considerar es el número de elementos ensayados, ya que
entre mayor sea la muestra se tendrán más elementos de comparación
para poder obtener un juicio acerca de la calidad del concreto.
Considerando las recomendaciones anteriores, la selección de los
puntos de investigación debe hacerse de preferencia en forma aleatoria
a fin de obtener una muestra representativa de resultados.
Tipos de medición:
Existen tres técnicas de medición para realizar el ensayo de ultrasonido:
Medición directa: Se aplica en caras opuestas, proporciona la máxima
sensibilidad y provee una longitud de trayectoria bien definida. Siempre
que sea posible es conveniente aplicar esta técnica de medición.
Medición indirecta: Se aplica en la misma cara (considerando que la
otra cara es inaccesible), es la menos satisfactoria, ya que además de su
relativa sensibilidad, nos da medidas de la velocidad de pulso que
usualmente tienen la influencia de la capa de concreto cercana a la
47
superficie, que no serán representativas del concreto en estratos más
profundos. Además, la longitud de trayectoria está menos definida y no
resulta satisfactorio tomarla como la distancia de centro a centro de los
transductores (existen algunos métodos para corregir los resultados).
Medición semidirecta: Si por determinadas circunstancias el concreto
adyacentes), es posible aplicar esta medición, tomando en cuenta que la
distancia a medir será en diagonal, aplicando el teorema de Pitágoras
entre los centros de los transductores.
Figura 2.6: Técnicas de medición para aplicar el ensayo de
ultrasonido.
Fuente: ASTM C597
Procedimiento de ensayo:
agente de acoplamiento en los extremos de la barra calibradora y las
superficies de contacto de los transductores, una vez que el equipo está
energizado, presionar los transductores con firmeza contra los extremos
de la barra (medición directa) hasta que el tiempo de tránsito se muestre
estable en la pantalla.
Ajuste a “tiempo cero”: En la misma operación de control de
funcionamiento se debe realizar el ajuste al cero de referencia, esto
sucede cuando el tiempo de tránsito mostrado se hace coincidir con el
valor marcado en la barra calibradora.
Durante operación continua del instrumento se debe verificar el ajuste a
“tiempo cero”, principalmente cada vez que el transductor y/o cables de
conexión se cambien. Si el tiempo mostrado no puede ser ajustado con el
48
tiempo marcado en la barra es mejor no utilizar el equipo y verificar con
el fabricante del mismo la correcta calibración.
Determinación del tiempo de tránsito (medición directa): Para
realizar el ensayo en probetas cilíndricas o en un elemento de concreto
de una construcción existente, inicialmente verifique la calidad de la
superficie del punto de evaluación, asegure la suficiente cantidad del
agente de acoplamiento y luego ubique los transductores directamente
opuestos entre sí en las caras del espécimen de evaluación.
Fuente: Norma ASTM C597
El tiempo de tránsito se medirá electrónicamente al activar el mecanismo
de lectura en el equipo mientras presiona los transductores contra la
superficie del concreto bajo prueba, registre el tiempo que figura en la
pantalla cuando este se estabilice. La longitud de camino es la distancia
en línea recta entre los centros de las caras de los transductores, se debe
de la velocidad de pulso ultrasónico se rige también por la precisión de
esta, considerar que al usar el método de medición directa la transferencia
de energía entre los transductores está en su máximo potencial. Es
conveniente repetir las mediciones en el punto de evaluación, estas deben
hacerse en el mismo lugar para reducir al mínimo las lecturas erróneas
debido a acoplamientos pobres. Finalmente, la velocidad de pulso
49
ultrasónico (V) se calcula dividiendo la longitud de camino (L) entre el
tiempo de tránsito del pulso ultrasónico (T).
Ventajas y desventajas:
Del ensayo: Este método de ensayo es aplicable para evaluar de forma
rápida y sencilla la uniformidad y calidad relativa del concreto, una
ventaja importante es su repetibilidad infinita. La precisión de la
medición depende en gran parte de la capacidad del operador para
determinar con exactitud la distancia entre los transductores y del estado
de los equipos para medir precisamente el tiempo de tránsito del pulso.
Una desventaja a señalar es que los resultados son muy sensibles a:
diferentes condiciones de humedad, presencia de otros elementos
cercanos de material distinto al concreto, longitud del recorrido de la
onda y calidad de acoplamiento entre la superficie del elemento evaluado
y la de los transductores.
Del equipo: Como ventaja podemos mencionar su poco peso, fácil uso y
manejo. Como desventaja cabe resaltar que los cables transmisores en
ocasiones presentan falsos contactos debido al exceso de movimiento,
con lo cual se dificulta efectuar las lecturas.
2.2.6 DETECCION DE BARRAS EN EL CONCRETO, MEDICION
DE COBERTURA Y DE DIAMETROS EN FORMA RAPIDA Y
PRECISA.
La ubicación de barras es una actividad esencial para cualquiera
involucrado en la ejecución de ensayos en el emplazamiento de
estructuras armadas. De hecho, la ubicación de barras es una necesidad
común al perforar, cortar o taladrar, así como una operación preliminar
requerida para la mayoría de las otras investigaciones no destructivas.
Otras aplicaciones típicas incluyen la comprobación de la conformidad
de edificios nuevos, investigaciones en estructuras desconocidas y el
análisis de corrosión. El principio de inducción por impulsos de corriente
de remolino es la única tecnología de formación de imágenes no
influenciada por la composición del hormigón y humedad, con lo que se
obtiene una alta precisión de cobertura en cualquier escenario.
50
Figura 2.8: Detector de barras
Fuente: Detector de barras
Figura 2.9: Detector de barras
Fuente: Detector de barras
Figura 2.10: Detector de barras
Fuente: Detector de barras
51
2.2.7 Correlación lineal de Pearson.
El concepto de relación o correlación se refiere al grado de variación conjunta
Existente entre 2 o más variables. Una relación lineal positiva entre 2 variables
X e Y indica que los valores de las 2 variables varían de forma parecida: Los
sujetos que puntúan alto en X, tienden a puntuar alto en Y, y los que puntúan bajo
en X tienden a puntuar bajo en Y. Una correlación lineal negativa significa que
los valores de las 2 variables varían justamente al revés: Los sujetos que puntúan
alto en X, tienden a puntuar bajo en Y, y los que puntúan bajo en X, tienden a
puntuar alto en Y. La forma más directa e intuitiva de formarnos una primera
impresión sobre el tipo de correlación existente entre 2 variables es a través de
un diagrama de dispersión. Un diagrama de dispersión es un gráfico en el que una
de las variables (X) se coloca en el eje de las abscisas, la otra (Y) en el de
ordenadas y los pares (X; Y) se presentan como una nube de puntos. La forma de
52
Gráfico 2.12: Varios tipos diagrama de dispersión
Fuente:
Características:
Figura 2.11: Diferentes tipos de correlación lineal.
Fuente: Coeficiente de correlación lineal de Pearson
53
Toma valores entre [-1, +1], siendo +1 una correlación lineal positiva perfecta y -1
una correlación lineal negativa perfecta.
Es una medida independiente de las escalas en las que se midan las variables.
No varía si se aplican transformaciones a las variables.
No tiene en consideración que las variables sean dependientes o independientes.
El coeficiente de correlación de Pearson no equivale a la pendiente de la recta de
regresión.
Figura 2.14: Cálculo del coeficiente de correlación de Pearson.
Fuente: Coeficiente de correlación lineal de Pearson.
2.3 GLOSARIO DE TÉRMINOS BÁSICOS
Compresión: Presión a que está sometido un cuerpo por la acción de fuerzas opuestas
que tienden a disminuir su volumen.
Espécimen: Muestra, modelo, ejemplar, normalmente con las características de su
especie muy bien definidas.
Elasticidad: Propiedad general de los cuerpos sólidos, en virtud de la cual recobran
más o menos completamente su extensión y forma, tan pronto como cesa la acción de
la fuerza que las deformaba.
Deformación: Acción y efecto de deformar.
54
5. Rigidez: Capacidad de resistencia de un cuerpo a doblarse o torcerse por la acción de
fuerzas exteriores que actúan sobre su superficie.
6. Rótulas: Pieza que une otras dos y permite que se muevan.
7. Esclerómetro: Instrumento que mide la dureza de los materiales, según la presión que
debe ejercerse sobre una punta de diamante para que los raye.
8. Ultrasonido: Vibración mecánica de frecuencia superior a la de las que puede percibir
el oído.
9. Diamantina: Que tiene alguna característica propia del diamante, como la dureza, el
brillo, la consistencia.
10. Permeabilidad: Cualidad de lo que es permeable.
11. Estático: Que permanece en un mismo estado y no experimenta cambios.
12. Exudación: Salida de un líquido de un cuerpo o del recipiente en que está contenido,
por transpiración o a través de sus rendijas.
13. Consistencia: Cualidad de la materia que resiste sin romperse ni deformarse
fácilmente.
14. Fraguado: Acción de fraguar o endurecerse un material.
15.Hermeticidad: Cualidad que tienen las cosas o personas herméticas.
16.Absorción: Acción de absorber.
17. Granulometría: Parte de la petrografía que trata de la medida del tamaño
de las partículas, granos y rocas de los suelos.
18. Partículas: Parte pequeña de materia.
19. Agregados: Conjunto de cosas homogéneas que se consideran formando un cuerpo.
55
2.4 MARCO REFERENCIAL
Normas empleadas en la investigación
a) A.S.T.M. C 42M-13: Método normalizado de ensayo de obtención de
especímenes
perforados y vigas aserradas de concreto.
NTP 339.059: Método de ensayo para la obtención de corazones diamantinos y
vigas cortadas de hormigón (concreto).
En este ensayo se aplica a la extracción de especímenes cilíndricos de concreto obtenidos
a partir de estructuras existentes. Este espécimen se falla a compresión para determinar la
resistencia del concreto de la estructura.
b) ASTM C805M-13a: Método Estándar del Número de rebote en concreto
endurecido.
NTP 339.181: Método de ensayo para determinar el número de rebote del
hormigón (concreto) endurecido (esclerometría).
Este ensayo permite determinar la resistencia de un elemento de concreto a partir del
número de rebotes del esclerómetro en el concreto endurecido, sin embargo, se debe
tomar en cuenta que este método de prueba no es conveniente como la base para la
aceptación o el rechazo del concreto.
c) ASTM C597 - Método de prueba estándar para la velocidad de pulso a través
del concreto.
Este método de ensayo consiste en determinar la velocidad de pulso ultrasónico a
partir de la generación de pulsos de ondas de tensión longitudinal emitidos por un
transductor electro-acústico que se mantiene en contacto con la superficie del
concreto bajo prueba.
2.5 HIPÓTESIS
Se puede realizar la Determinación de la Resistencia del Concreto del Pabellón 3A – de la I.E.
14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, con los resultados de los ensayos de la diamantina, el
esclerómetro y el equipo ultrasonido 2020 y establecer una correlación entre estos.
56
2.5.1 DEFINICIÓN Y OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES
En la siguiente tesis de investigación se han identificado las siguientes variables:
− Variable dependiente
Resistencia a la compresión
Definición operativa
Realizar un procedimiento estadístico donde se ensayarán en una columna de concreto
armado con diferentes métodos de ensayos con equipos no destructivos y destructivo.
− Variable independiente
Extracción de núcleo con diamantina: Método de ensayo para la obtención de corazones diamantinos y vigas cortadas de hormigón (concreto).
Ensayo de esclerometría o prueba del martillo de rebote: Método de ensayo para
determinar el número de rebote del hormigón (concreto) endurecido (esclerometría).
Velocidad de pulso ultrasónico: Método de prueba estándar para la velocidad de pulso a
través del concreto.
- Definición operativa
Comparar los resultados de la extracción de núcleos con la diamantina, el esclerómetro y
la velocidad de pulso ultrasónico, y de esta manera encontrar una correlación que vincule
ambos resultados con la resistencia de diseño.
CAPITULO III: MARCO METODOLOGICO
3.1 ENFOQUE Y DISEÑO:
En primer lugar, teniendo en cuenta el propósito de la investigación y de acuerdo a lo que
se indica en esta tesis es de diseño descriptivo y cuantitativo. Pues se realizó una
recopilación de información general, primeramente, cálculos sobre los ensayos no
destructivos y destructivos para la determinación de la resistencia y la homogeneidad del
concreto. De esa forma mediante métodos de ensayos sabremos si la estructura será
adecuada para que tantos alumnos y profesores comiencen con sus respectivas labores.
A continuación, se describe el proceso con el cual se desarrolló la investigación de la
infraestructura de concreto armado y comparar la correlación existente de
los métodos de ensayos destructivos y no destructivos, aplicados en el concreto.
Al determinar se realizó la elaboración de especímenes de concreto endurecido mediante
el uso de la diamantina. También se trabajó con los equipos de esclerometría y del
ultrasonido. Por ello se analizaron los resultados de los ensayos y se realizó la correlación
de los mismos. Estos ensayos son metodologías que deben ser validadas en
construcciones de concreto y en la medida que dicha obra vaya avanzando en su proceso
57
constructivo para obtener los datos más cercanos a la realidad acerca del desempeño del
material usado en obra.
3.2 SUJETOS DE LA INVESTIGACIÓN
3.2.1 POBLACION Y MUESTRA
Población:
La población en el siguiente estudio de investigación está conformada por ensayos con
equipos prácticos no destructivos como el esclerómetro y el ultrasonido y equipo
destructivos como la diamantina, realizado en la infraestructura de la I.E. 14787 VICTOR
RAUL HAYA DE LA TORRE. Las muestras y los datos se realizaron en el laboratorio
de suelos de la UNP.
Muestra:
Los datos y las muestras que son los especímenes de concreto en la infraestructura del
pabellón 3A, arrojaron una serie de resistencias de concreto y se realizaron una
comparación de las correlaciones de los resultados al determinar en la estructura del
Pabellón 3 A.
Los sujetos de investigación:
-Los resultados de resistencia a la compresión con la diamantina.
-Los resultados de resistencia a la compresión con el esclerómetro.
-Los resultados de resistencia a la compresión con el ultrasonido.
3.2.2 ELEMENTO ESTRUCTURAL ENSAYADO.
En la presente tesis de investigación se han considerado tres (03) métodos de ensayos, en una
columna de concreto armado con una resistencia de diseño de 210 kg/cm2, para que de esta manera analizar los resultados obtenidos y establecer si es que existe alguna correlación en los ensayos de la diamantina, el esclerómetro y el equipo de velocidad de pulso de ultrasonido.
En este trabajo de investigación correspondiente al año 2021 se ha elaborado, tanto el tesista, junto con los técnicos del laboratorio de suelos de la Universidad Nacional de Piura. E indica que solo existe correlación con 2 ensayos, que son los métodos no destructivos.
Que llevan mientras aumenta las resistencias de la NTP 339.181: Método de ensayo para
determinar el número de rebote del hormigón (concreto) endurecido (esclerometría), a su
vez aumentan también las resistencias de ASTM C597 - Método de prueba estándar para la
velocidad de pulso a través del concreto.
58
En esta ocasión se ha trabajado con 03 métodos de equipos diferentes para la elaboración de
ensayos en una columna de concreto armado, con su resistencia de diseño de 210 kg/cm2. Y
estadísticamente se considerado de la siguiente manera:
Fuente: ensayos de resistencia a la compresión
Tabla 3.1: De ensayos de resistencia a la compresión
Figura 3.1: Ensayo con diamantina
Fuente: Equipo de la diamantina STHZ-15
59
Figura 3.2: Equipo del esclerómetro
Fuente: Equipo del esclerómetro
Figura 3.3: Ensayo con ultrasonido
Fuente: Equipo del ultrasonido
60
3.3 METODOS Y PROCEDIMIENTOS:
Se utilizará equipos para los ensayos en el concreto y recopilar instrumentos de
recolección de datos.
Para poder realizar la investigación se utilizaron los siguientes instrumentos:
1. Libros, manuales, revistas, información de internet, para conocer los diferentes
tipos de lesiones en estructuras de concreto armado, muros de albañilería y
asimismo realizar la verificación de la estructura mediante el uso de diamantina,
esclerómetro y equipo ultrasonido.
2. Los equipos necesarios para los ensayos realizados en concreto en estado
endurecido, fueron provistos por el laboratorio de mecánica de suelos de la
Universidad Nacional de Piura, equipos debidamente calibrados, con los que se
obtendrán los resultados para su respectivo análisis y cumplir con los objetivos
planteados. Cada uno de los equipos y materiales cumplen con lo establecido en su
respetiva Norma Técnica a fin de que los resultados obtenidos sean confiables.
3.3.1 NIVEL Y TIPO DE INVESTIGACIÓN
El tipo de investigación de la tesis fue aplicada, descriptivo y finalmente
cuantitativo, y con este nuevo método de investigación mediante ensayos
destructivos y no destructivos, para que muchos de los pobladores de la zona
tengan un mayor conocimiento sobre la determinación de la resistencia de
concreto y la homogeneidad de la infraestructura con una mejor preparación en el
mundo de la construcción.
El nivel es descriptivo y cuantitativo porque indica las características del fenómeno que
se estudia. Y se determina la resistencia de concreto que arroje según los ensayos y de esa
manera poder realizar una correlación y comparación de los resultados, ejecutado en la
I.E. VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE.
61
3.4 TECNICAS E INSTRUMENTOS
3.4.1 INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS:
Para ensayos de extracción de especímenes de concreto con Diamantina:
Equipo:
Sonda provista de brocas diamantadas:
Taladro equipado con una broca cilíndrica de pared delgada con corona de
diamante, carburo de silicio; con un sistema de 44 enfriamiento para la broca
que impide la alteración del concreto y el calentamiento de la misma. Cuenta
con un tanque de agua.
Proveedor: TECNICAS CP S.A.C.
Modelo: STHZ-15
Serie: 1384 Max.
Diámetro del espécimen: Ø 4"
Para ensayos de esclerometría:
Equipo:
Esclerómetro de hormigón o Martillo de Schmidt:
Diseñado para pruebas no destructivas de la uniformidad del concreto, y para
medir su resistencia a la compresión. Posee las siguientes características: Energía
de impacto de 2.207 Nm, un rango de medida de 10 a 70 N/mm2 de Resistencia
a la compresión, y una precisión de ± 0.2 R.
Marca: Zhejiang Tugong Instrument Co. Ltd.
Proveedor: TECNICAS CP S.A.C.
Modelo: ZC3-A
Procedencia: China
62
Para ensayos de equipo ultrasonido:
Equipo:
Equipo ultrasonido UTC-3034:
Diseñado para Pruebas Ultrasónicas es un equipo con un microprocesador
incorporado que puede estar conectado a una PC por medio de la salida RS 232.
También puede estar conectado a un osciloscopio y puede hacer mediciones de
tiempo de tránsito desde 0.1 a 1999.9 µs con una resolución de 0.1 µs. El equipo
operado con baterías tiene una salida del transmisor de 800 V y duración de
batería de 18 horas de actividad.
Diseñado para Pruebas Ultrasónicas está usado para medir la velocidad de
propagación de pulsos ultrasónicos a través de concreto.
Marca: UTC-3034.
Proveedor: UTEST S.A.C.
Peso: 1,3 kg.
Procedencia: 240x120x75 mm.
Procedencia: China.
3.5 ASPECTOS ETICOS
Para la elaboración de esta tesis se pidió la autorización al director de la Institución
Educativa N° 14787 Víctor Raúl Haya de la Torre, presentando una solicitud al área de
investigación. Dando a conocer que se realizara una evaluación estructural usando
diamantina, esclerómetro y equipo ultrasonido, para así poder determinar si la
edificación se encuentra en óptimas condiciones para que puedan desempeñar con
normalidad sus labores tanto alumnos y docentes.
Para esta tesis se respetó las fuentes de información citando bajo las normas, Reglamento
Nacional de Edificaciones, Norma E.030 – Diseño Sismo resistente, Norma E.060 –
Concreto Armado, Análisis y Diseño de Edificaciones con ETAPS V.9 y a la vez ideas
alcanzadas por tesis similares.
63
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSION
4.1.1 RESULTADOS DE ENSAYO DE LA DIAMANTINA
A continuación, se presentan los ensayos realizados en campo, y los resultados obtenidos en el
laboratorio de suelos. Esto de acuerdo al cronograma de ensayos de los equipos.
Tabla 4.1. Ensayo destructivo de la diamantina – para f’c = 210 kg/cm2
Fuente: LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS– UNP
64
4.1.2 RESULTADOS DE ENSAYO CON EL ESCLEROMETRO.
A continuación, se presentan los ensayos realizados en campo, y los resultados obtenidos en el
laboratorio de suelos. Esto de acuerdo al cronograma de ensayos de los equipos.
Tabla 4.2. Ensayo no destructivo del esclerómetro – para f’c = 210 kg/cm2
Fuente: LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS– UNP
65
4.1.3 RESULTADOS DE ENSAYO VELOCIDAD DE PULSO ULTRASÓNICO
A continuación, se presentan los ensayos realizados en campo, y los resultados obtenidos en el
laboratorio de suelos. Esto de acuerdo al cronograma de ensayos de los equipos.
Tabla 4.3. Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2
Fuente: LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS– UNP
66
Tabla 4.4. Ensayo no destructivo del ultrasonido – para f’c = 210 kg/cm2
Fuente: LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS– UNP.
67
DE DISPERSION.
Figura 4.1: Calculo de coeficiente de correlación
Fuente: Coeficiente de Correlación.
Tabla 4.5. Coeficiente de Correlación.
Fuente: Coeficiente de Correlación.
68
Figura 4.2: Calculo de coeficiente de correlación
Fuente: Coeficiente de Correlación.
Gráfico 4.1: Grafico de dispersión
Fuente: Grafico de dispersión
4.1.5 CONSOLIDACION DE RESULTADOS
Después de haber realizado la totalidad de ensayos con los equipos de la diamantina, el esclerómetro
y la velocidad del ultrasonido, se llegaron a los siguientes resultados:
Tabla 4.6. Resistencia a la compresión.
Fuente: Resistencia a la compresión.
69
70
4.1.6 INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
Figura 4.3: Coeficiente de
Correlación.
Fuente: Coeficiente de
Correlación.
71
4.2 DISCUSION:
-La correlación de la resistencia de compresión existente, junto con los resultados obtenidos, nos damos cuenta que no hay correlación porque está muy debajo de lo previsto de la resistencia requerida que es de 210 kg/cm2.
-El objetivo de esta tesis es considerar, analizar, comparar y exponer la información de los resultados de campo y laboratorio, de acuerdo al contexto de la materia y con investigaciones o
estudios relacionados sobre los mismos temas propuestos.
-Se muestran los resultados de resistencia a compresión utilizando el esclerómetro como método
no destructivo de acuerdo a la Norma ASTM C805, y también el ensayo de ultrasonido como
métodos no destructivos según la norma ASTM C597 en ella se observa que las muestras que
efectuaron dichos ensayos tienen una fuerte correlaciona lineal entre sí. Pero estos métodos de
prueba no son adecuados como indicador base de aceptación o rechazo del concreto.
-Las gráficas y tablas de correlación presentadas posteriormente en esta tesis nos permiten
observar con mejor detenimiento el comportamiento de la información suministrada por el autor
e investigaciones.
4.3 CONCLUSIONES:
Como conclusión después haber analizado los resultados de los distintos ensayos, tomando en
cuenta que los resultados de los ensayos no destructivos si tienen una fuerte correlacionan lineal
positiva.
Sin embargo, los métodos no destructivos presentan ventajas y desventajas, ya que en ocasiones
presentan datos poco exactos acerca del estado de la variable a evaluar. Es decir que nos
demuestra de forma clara, que la diferencia entre los ensayos mecánicos no es aceptable.
Además, como podemos observar tanto en los resultados de los métodos destructivos y no
destructivos la determinación de estos no van enlazados entre sí, y que sus propiedades en general
varían por factores y es por ellos que no se aproximan a la resistencia establecida de 210kg/cm2.
72
4.4 RECOMENDACIONES:
Asimismo, se realizará una determinación de la resistencia del concreto del pabellón 3A, en el
nivel 1 aula 3, en una columna central con la finalidad de comparar los resultados obtenidos para que de esa manera determinar si existe una correlación entre estos resultados y de brindar una mayor seguridad a los docentes y estudiantes.
Al establecer una correlación entre estos resultados, esté al alcance de estos previos
conocimientos para una persona común y así estén más preparados al momento de construir o
reforzar sus viviendas o instituciones educativas.
Los ensayos de diamantina, esclerometría y equipo de ultrasonido deben ser realizados por
personal capacitado. Y de esa forma habrá una mayor seguridad, confianza al determinar una
estructura para dichos trabajos.
Se recomienda que, al realizar la extracción de especímenes de concreto mediante diamantina, los
especímenes extraídos deben ser transportados al laboratorio cuidadosamente, sin que estos
puedan sufrir fracturas que pueden influenciar de manera negativa en los resultados a obtener.
Este ensayo está respaldado con el reglamento nacional de edificaciones con la E060. Es por ello que esta tesis se ha desarrollado en el pabellón 3A, nivel 1 aula 3 pero se recomienda desarrollarse
en todos los pabellones, porque en su mayoría presentan deficiencias estructurales: ya sean grietas, fisuras, tanto en columnas, como en losas y de esa manera se vayan culturizando al hacerse costumbre de emplear nuevas tecnologías para una mayor seguridad tanto en las estructuras como
en la población.
Cuando se requiera conocer la calidad de un hormigón de manera segura, se recomienda en lo
posible realizar testigos para comprobar su resistencia ya que el ensayo a compresión es el más
confiable, en tal caso que no se haya realizado especímenes de prueba se podrá tomar en cuenta
alguno de los otros ensayos.
Evitar hacer extracciones de núcleo en zonas en la que haya presencia de armaduras; en caso de
ser necesario, hacer las pruebas en dirección perpendicular a la armadura, ya que su efecto es
mínimo y si se llegasen a hacer pruebas paralelas a la estructura estas serán invalidadas.
La característica más importante de este tipo de métodos es que miden las características del
concreto, tales como la calidad y homogeneidad, de una manera rápida y sencilla, sin contar su
bajo costo, ya que no implica la destrucción del elemento evaluado.
73
CAPITULO V: REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
CRESPO LEON, K.P. y GARCIA TRONCOSO N. L. Correlaciones entre Ensayos
Destructivos y No Destructivos para Hormigones de Alta Resistencia. Tesis de
grado inédita, Escuela Superior Politécnica del Litoral, Guayaquil, 2009.
http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/UNCP/4983/T010_44931728_T.pdf
?sequence=1&isAllowed=y
ALDANA ORTIZ, R. S. Estudio experimental de la determinación de resistencias a
compresión del concreto en la infraestructura: correlación de los resultados de
especímenes de concreto en la infraestructura con el uso del equipo de la
diamantina. Memoria de grado inédita, Universidad de Chile, Santiago de Chile,
2008.
http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/UNCP/4983/T010_44931728_T.pdf
?sequence=1&isAllowed=y
ORELLANA BARRERA, Israel A. Determinación de la Resistencia de concreto a
Compresión y el Índice de rebote, por métodos de Ensayo Destructivo y No
Destructivo (ASTM C-39, C-805) y su Correlación, a concretos Autocompactantes
para vivienda en serie. Tesis de grado inédita, Universidad de San Carlos de
Guatemala, Guatemala, 2009.
http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/UNCP/4983/T010_44931728_T.pdf
?sequence=1&isAllowed=y
“Aplicar ensayos destructivos y no destructivos para poder encontrar la
Vulnerabilidad y homogeneidad Estructural de las Edificaciones Indispensables del
Sector Educación del grupo III en el Municipio de Dosquebradas, Risaralda.”
http://repositorio.unilibrepereira.edu.co:8080/Viewer/index.jsp?file=123456789/140
6/EVALUACION%20DE%20LA%20VULNERABILIDAD%20ESTRUCTURAL.
VALENCIA ELGUERA, Gabriela e IBARRA NAVARRO, Miguel A. Estudio
Experimental para determinar Patrones de Correlación entre la Resistencia a
Compresión de concreto y la Velocidad de Pulso Ultrasónico en Concreto Simple,
Pontificia Universidad Católica del Perú, Lima, 2013.
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/20.500.12404/5343/VALENCI
A_GABRIELA_ESTUDIO_CORRELACION_RESISTENCIA_COMPRESION_V
74
ELOCIDAD_PULSO_ULTRASONICO_CONCRETO_SIMPLE.pdf.pdf?sequence
=1&isAllowed=y
“Proceso de la determinación de la resistencia de concreto a compresión y la
homogeneidad de las estructuras construidas con sistemas duales que presentan
deficiencias estructurales.”
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/bitstream/handle/20.500.12404/15326/QUIJAD
A%20LAVADO_ARIAS%20AGUILAR_COMPARACION_ASPECTOS.pdf?sequ
ence=1&isAllowed=y
“Estudio de la homogeneidad y Vulnerabilidad Sísmica de la I.E. Emblemática San
Juan de la Ciudad de Trujillo.”
file:///D:/dowloan/Cruz%20Miranda%20Octoniel%20-
%20Pecori%20Zavaleta%20Carlos%20Gabriel.pdf
“Ensayos para determinar la homogeneidad y vulnerabilidad sísmica de un edificio
existente: Clínica San Miguel de Piura."
https://pirhua.udep.edu.pe/bitstream/handle/11042/1367/ICI_120.pdf?sequence=4&i
sAllowed=y
“Vulnerabilidad y determinación de la resistencia del concreto de la I.E. N.º 10024
Nuestra Señora de Fátima.”
http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/08/08_3221_C.pdf
http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/5295
http://repositorio.unilibrepereira.edu.co:8080/pereira/bitstream/handle/123456789/678/
EVALUACI%C3%93N%20DE%20LA%20VULNERABILIDAD%20%20ESTRUCTURAL.pdf?sequen
ce=1
“Ensayos de la vulnerabilidad sísmica de la sede principal del colegio de Santander
en Bucaramanga”
http://repositorio.uss.edu.pe/bitstream/handle/uss/4228/Calle%20Nizama.pdf.txt?sequen
ce=9
75
“Análisis de la Respuesta Sísmica de 3 Instituciones Educativas Diseñadas con la
Norma E.030-2006 en Contraste con la Norma E.030-2016”
http://repositorio.ucv.edu.pe/handle/UCV/1483
“Proceso de reparación y reforzamiento de estructuras construidas con sistemas
duales que presentan deficiencias estructurales”
http://repositorio.ucv.edu.pe/handle/UCV/25126
“Estudio de Vulnerabilidad Sísmica de la I.E. Emblemática San Juan de la Ciudad de
Trujillo”
https://repositorio.upn.edu.pe/handle/11537/12867
“Ensayos para determinar la vulnerabilidad sísmica de un edificio existente: Clínica
San Miguel de Piura"
file:///C:/Users/Peru%20Hatary/Downloads/Reyes_RFH-Mercedes_SLI%20(1).pdf
“Vulnerabilidad Estructural de la I.E. N.º 10024 “Nuestra Señora de Fátima”
file:///C:/Users/Peru%20Hatary/Downloads/Calle%20Nizama%20(3).pdf
Diseño sismo resistente de edificaciones de concreto armado - Dr. Ricardo Oviedo
Sarmiento.
Quiroz, L. Análisis y Diseño de Edificaciones con ETAPS V.9., Primera edición,
Lima, 2011.
Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E.030 – Diseño Sismorresistente,
Lima, 2016.
Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E.030 – Diseño Sismorresistente,
Lima, 2016.
Reglamento Nacional de Edificaciones, Norma E.060 – Concreto Armado, Lima,
2009.
Rivva López, E. 2000. Naturaleza y materiales del concreto. Lima-Perú. Hozlo
S.CR.L., 290.
76
Neville, A.M. y Brooks, J.J. Tecnología del Concreto. Editorial Trillas. México D.F.
1998.
Rivva López, E. 1998. Tecnología del Concreto. Lima-Perú. Hozlo
S.CR.L., 290.
Abanto Castillo, Flavio. Tecnología del Concreto. Editorial San Marcos. Lima –
Perú.
NMX-C-083-ONNCCE-2002. Industria de la construcción-concreto Determinación
de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto.
NMX-C-192-ONNCCE-2006. Industria de la construcción. Determinación del
número de rebote utilizando el dispositivo conocido como esclerómetro.
77
78
5.1 MATRIZ BASICA DE CONSISTENCIA.
Tabla 5.1: MATRIZ BASICA DE CONSISTENCIA.
Fuente: MATRIZ BASICA DE CONSISTENCIA.
Título: “DETERMINACION DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO DEL PABELLON 3A - DE LA
I.E. 14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE, USANDO LA DIAMANTINA, EL
ESCLEROMETRO Y EL EQUIPO DE ULTRASONIDO 2020.” Nombre del Tesista: Bach. DAINER RAFAEL SIANCAS TAVARA
Problemas Objetivos Metodología Hipótesis
1. Formulación del
problema:
¿De qué manera se puede
realizar la
“Determinación de la
Resistencia del Concreto
del Pabellón 3A - de la
I.E. 14787 Víctor Raúl
Haya de la Torre, Usando
la Diamantina, el
Esclerómetro y el Equipo
de Ultrasonido” y como
se puede establecer una
correlación entre estos?
1. Objetivo General:
Determinar la resistencia a la
compresión del concreto y la
homogeneidad en la infraestructura de
concreto del pabellón 3A, nivel 1 aula 3 en
una columna central, usando los ensayos destructivos y no
destructivos. Luego establecer una
correlación entre estos resultados.
2. Objetivos
específicos:
1. Determinar los valores de resistencia a
compresión del concreto endurecido en
el pabellón 3A, nivel 1 aula 3 en una columna central mediante el uso
de diamantina.
2. Determinar la
homogeneidad del concreto endurecido en el pabellón 3A, nivel 1
aula 3 mediante el uso de esclerómetro.
3. Determinar la homogeneidad y presencia de grietas del
concreto endurecido en el pabellón 3A, nivel 1
aula 3 en una columna central mediante el uso de equipo de
ultrasonido.
1. Tipo de investigación:
El tipo de investigación de
la tesis fue aplicada, descriptivo y finalmente
cuantitativo, y con este nuevo método de
investigación mediante ensayos destructivos y no destructivos, para que
muchos de los pobladores de la zona tengan un mayor
conocimiento sobre la determinación de la
resistencia de concreto y la homogeneidad de la
infraestructura con una mejor preparación en el mundo de la construcción.
2. Diseño de
Investigación:
En primer lugar, teniendo en cuenta el propósito de la
investigación y de acuerdo a lo que se indica en esta
tesis es de diseño descriptivo y cuantitativo. Pues se realizó una
recopilación de información general,
primeramente, cálculos sobre los ensayos no
destructivos y destructivos para la determinación de la resistencia y la
homogeneidad del concreto.
De esa forma mediante métodos de ensayos sabremos si la estructura será adecuada para que
tantos alumnos y profesores comiencen con sus respectivas labores.
Se puede realizar
la Determinación
de la Resistencia
del Concreto del
Pabellón 3A – de
la I.E. 14787
Víctor Raúl Haya
de la Torre, con
los resultados de
los ensayos de la
diamantina, el
esclerómetro y el
equipo
ultrasonido y
establecer una
correlación entre
estos.
79
4. Realizar un análisis descriptivo y comparar
los resultados obtenidos mediante los
ensayos no destructivos y destructivos en el
concreto endurecido y evaluar si existe una correlación entre estos
resultados.
A continuación, se describe
el proceso con el cual se desarrolló la investigación
de la infraestructura de concreto armado y comparar la
correlación existente de
los métodos de ensayos destructivos y no
destructivos, aplicados en el concreto.
Al determinar se realizó la elaboración de especímenes
de concreto endurecido mediante el uso de la
diamantina. También se trabajó con los equipos de
esclerometría y del ultrasonido. Por ello se analizaron los resultados de
los ensayos y se realizó la correlación de los mismos.
Estos ensayos son metodologías que deben ser
validadas en construcciones de concreto y en la medida que dicha obra vaya
avanzando en su proceso constructivo para obtener
los datos más cercanos a la realidad acerca del
desempeño del material usado en obra.
3. Nivel de la
Investigación:
El nivel es descriptivo y cuantitativo porque indica
las características del fenómeno que se estudia. Y se determina la resistencia
de concreto que arroje según los ensayos y de esa
manera poder realizar una correlación y comparación
de los resultados, ejecutado en la I.E. VICTOR RAUL
HAYA DE LA TORRE.
80
4. Población y Muestra
5. Población:
La población en el siguiente estudio de
investigación está conformada por ensayos
con equipos prácticos no destructivos como el
esclerómetro y el ultrasonido y equipo destructivos como la
diamantina, realizado en la infraestructura de la I.E.
14787 VICTOR RAUL HAYA DE LA TORRE.
Las muestras y los datos se realizaron en el laboratorio
de suelos de la UNP.
6. Muestra
Los datos y las muestras que son los especímenes de
concreto en la infraestructura del pabellón 3A, arrojaron una serie de
resistencias de concreto y se realizaron una
comparación de las correlaciones de los
resultados al determinar en la estructura del Pabellón 3
A.
Tabla 5.3: MATRIZ BASICA DE CONSISTENCIA.
Fuente: MATRIZ BASICA DE CONSISTENCIA.
81
5.1 PANEL FOTOGRAFICO CON EL ENSAYO NO DESTRUCTIVO DE
ESCLEROMETRIA.
Ensayo numero 5
Ensayo numero 6
Ensayo numero 7
Ensayo numero 8
Observaciones:10 puntos de ensayos por esclerometría.
Puntos ensayados presentan superficies secas, esmeriladas y sin Fisuramiento.
Figura 5.1: Ensayo con esclerometria
Fuente: Ensayo de esclerometria
82
5.2 PANEL FOTOGRAFICO CON EL ENSAYO DESTRUCTIVO DE LA
DIAMANTINA.
ENSAYO DE DIAMANTINA No 01
ENSAYO DE DIAMANTINA No 02
ENSAYO DE DIAMANTINA No 03
Figura 5.2: Ensayo con diamantina
Fuente: Ensayo con diamantina
83
5.3 PANEL FOTOGRAFICO CON EL ENSAYO NO DESTRUCTIVO DEL EQUIPO
DE ULTRASONIDO.
Figura 5.3: Ensayo con ultrasonido
Fuente: Ensayo con ultrasonido
84
Figura 5.4: Ensayo con ultrasonido
Fuente: Ensayo con ultrasonido
85
5.3 PANEL FOTOGRAFICO CON EL DETECTOR DE BARRAS EN EL
CONCRETO.
Figura 5.6: Detector de barras
Fuente: Detector de barras
Figura 5.7: Detector de barras
Fuente: Detector de barras