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PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO

Propiedades Mecanicas del Concreto

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INTRODUCCION 
El Concreto es el material fundamental con el cual Ingenieros, arquitectos, constructores y 
trabajadores vinculados con el sector de la construcción, diseñan y elaboran las obras 
concebidas para el desarrollo de nuestras ciudades y su infraestructura. 
Esta constituidos por diferentes materiales, los cuales debidamente dosificados y 
mezclados se integran para formar elementos monolíticos, que proporcionan resistencia y 
durabilidad a las estructuras, dependen en su aplicación y en su evaluación, de un 
adecuado conocimiento de sus constituyentes y de sus propiedades físicas y químicas, 
las cuales deben ser estudiadas y analizadas según los parámetros de control de calidad 
para cada situación. 
El concreto puede ser definido pues, como la mezcla de un material aglomerante 
(normalmente en nuestro medio cemento PORTLAND hidráulico), unos agregados 
inertes, agua y eventualmente aditivos y/o adiciones, que al endurecer forman una masa 
dura y compacta, la cual después de cierto tiempo tiene como propiedad fundamental ser 
capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.
LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO 
1. Resistencia a la Compresión: 
La resistencia mecánica del concreto frecuentemente se identifica con su resistencia a 
compresión, debido a que por un lado es la propiedad mecánica mas sencilla y 
practica de determinar y por otro, esta representa la condición de carga en la que el 
concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la mayoría de 
las veces los elementos estructurales se diseñan con el fin de obtener el mayor 
provecho a esta propiedad. 
La resistencia potencial a la compresión suele estimarse con muestras de concreto 
tanto en estado fresco como en estado endurecido. Los parámetros de realización de 
las pruebas se encuentran determinados en las correspondientes normas con el 
ánimo de reducir al mínimo las variaciones por efecto de forma, tamaño, preparación, 
curado, velocidad de carga, etc. propias de cada muestra. 
La falla bajo la acción de una compresión uniaxial resulta de una falla por tensión de 
los cristales de cemento o por adherencia en una dirección perpendicular a la carga 
aplicada; o a un colapso causado por el desarrollo de planos de cortante inclinados. 
Es posible que la deformación unitaria última sea el criterio de falla, pero el nivel de 
deformación varia con la resistencia del concreto, a medida que es mayor la 
resistencia, la deformación unitaria última es menor. 
1.1. Elaboración y curado de los Especímenes 
Los especímenes que se obtienen mediante muestreo del concreto recién 
elaborado representan las cualidades potenciales del concreto como se produce, y 
por ello deben ser fabricados y curados en condiciones invariables para que sus 
resultados puedan ser cotejados con los requisitos de resistencia especificados en 
la obra. 
La norma ASTM C 192 especifica que el llenado del molde debe hacerse en capas 
de igual espesor, compactadas con varilla o por vibración según revenimiento, el 
curado durante las primeras 24 horas debe hacerse en los moldes protegidos de la 
evaporación a 23°C, a continuación se debe hacer la inmersión de los
especímenes en agua saturada de cal y dejarlos en estas condiciones hasta el día 
del ensayo. 
1.2. Preparación y Ensayo de los Especímenes 
En la preparación de los especímenes es de particular importancia el 
acondicionamiento de las superficies de las cabezas, a través de las cuales se 
transmiten las cargas de compresión, a fin de eliminar defectos que puedan 
producir concentraciones de esfuerzos en el espécimen y hacerlo fallar de manera 
irregular. 
En este aspecto hay dos factores cuya 
influencia es decisiva y que por ello se 
reglamentan con precisión: la planicidad de 
las superficies y su perpendicularidad con el 
eje del cilindro. El método ASTM C39 
establece que, para considerar las aceptables, 
estas superficies no deben manifestar 
desviaciones mayores de 0.05mm en una 
distancia de 152 mm (diámetro del cilindro 
estándar) al ser confrontada con una regla 
perfectamente recta en cualquier dirección; y 
su perpendicularidad con el eje del cilindro no 
debe diferir mas de 0.5° con respecto al 
ángulo de 90°, lo cual significa una desviación 
máxima permisible de 3.2 mm en una distancia 
de 305 mm que es la altura del cilindro 
estándar. 
El proceso de aplicación de carga debe 
efectuarse bajo condiciones reglamentadas 
para evitar la influencia de los factores cuya 
variación puede afectar los resultados. Entre 
dichos factores se destacan las características 
de la máquina de ensaye, las condiciones de 
humedad del espécimen y la velocidad con 
que se incrementa la carga; todos los cuales 
se hallan convenientemente especificados en 
el método de prueba ASTM C 39 dado la 
importancia de tales efectos.
2. RESISTENCIA A TENSIÓN 
La resistencia a tensión depende de las resistencias a tensión propias de la pasta de 
cemento y los agregados, y de la adherencia que se genera entre ambos, la influencia 
relativa de estos factores puede variar en función de los procedimientos que se utilizan 
para determinar la resistencia del concreto a tensión, que son básicamente tres y se 
presentan esquemáticamente. 
a) Prueba de tensión directa: Por medio del ensayo de especímenes cilíndricos o 
prismáticos, sometidos a una fuerza de tensión axial. 
b) Prueba de tensión indirecta: Mediante el ensayo de especímenes cilíndricos, 
sujetos a una carga de compresión diametral. 
c) Prueba de tensión por flexión en especímenes prismáticos (vigas): Los cuales 
pueden ser ensayados opcionalmente con una carga en el centro del claro, o con 
dos cargas concentradas iguales aplicadas en los dos tercios del claro. 
La determinación de la resistencia a tensión del concreto puede conducir a resultados 
diferentes, según el procedimiento que se utilice para medirla: en condiciones 
comparables, la prueba de tensión directa produce el valor de resistencia más bajo y 
la prueba por flexión el más alto, quedando en una posición intermedia la resistencia a 
tensión determinada por compresión diametral. No ocurre así cuando se trata de 
evaluar la resistencia a compresión, para cuya determinación sola se dispone de un 
procedimiento normalizado, de aceptación general. Resultados típicos de pruebas a 
tensión para varias relaciones agua – cemento.
PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO
2.1. Resistencia a la Tensión en Flexión 
En el ensayo del concreto a tensión por flexión se produce un estado 
combinado de esfuerzos en la que la resistencia no solo se concentra a la 
pasta y a la adherencia pasta - agregados, sino que también ahora los 
agregados mismos pasan a desempeñar un papel importante. Por esta 
razón es recomendable el uso de agregados triturados de una roca de 
buena calidad, ya que no solo garantizan una mejor adherencia con la 
pasta, sino que además proporcionan una resistencia intrínseca uniforme 
ante este tipo de solicitaciones. 
Para el caso de una carga puntual aplicada en el centro de la luz sobre una 
viga prismática de sección rectangular, la resistencia máxima a la tensión 
por flexión, en kg/cm². 
La resistencia a la tensión por flexión suele arrojar mayores valores que los 
se obtienen por los métodos de tensión directa e indirecta. Las razones 
principales se deben a que en la prueba indirecta ocurre una distribución no 
uniforme de esfuerzos en la sección de falla que restringe la propagación 
de las grietas y a que en dicha prueba se manejan una serie de 
simplificaciones teóricas a la hora de calcular el esfuerzo máximo.

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PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO

  • 1. INTRODUCCION El Concreto es el material fundamental con el cual Ingenieros, arquitectos, constructores y trabajadores vinculados con el sector de la construcción, diseñan y elaboran las obras concebidas para el desarrollo de nuestras ciudades y su infraestructura. Esta constituidos por diferentes materiales, los cuales debidamente dosificados y mezclados se integran para formar elementos monolíticos, que proporcionan resistencia y durabilidad a las estructuras, dependen en su aplicación y en su evaluación, de un adecuado conocimiento de sus constituyentes y de sus propiedades físicas y químicas, las cuales deben ser estudiadas y analizadas según los parámetros de control de calidad para cada situación. El concreto puede ser definido pues, como la mezcla de un material aglomerante (normalmente en nuestro medio cemento PORTLAND hidráulico), unos agregados inertes, agua y eventualmente aditivos y/o adiciones, que al endurecer forman una masa dura y compacta, la cual después de cierto tiempo tiene como propiedad fundamental ser capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.
  • 2. LAS PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETO 1. Resistencia a la Compresión: La resistencia mecánica del concreto frecuentemente se identifica con su resistencia a compresión, debido a que por un lado es la propiedad mecánica mas sencilla y practica de determinar y por otro, esta representa la condición de carga en la que el concreto exhibe mayor capacidad para soportar esfuerzos, de modo que la mayoría de las veces los elementos estructurales se diseñan con el fin de obtener el mayor provecho a esta propiedad. La resistencia potencial a la compresión suele estimarse con muestras de concreto tanto en estado fresco como en estado endurecido. Los parámetros de realización de las pruebas se encuentran determinados en las correspondientes normas con el ánimo de reducir al mínimo las variaciones por efecto de forma, tamaño, preparación, curado, velocidad de carga, etc. propias de cada muestra. La falla bajo la acción de una compresión uniaxial resulta de una falla por tensión de los cristales de cemento o por adherencia en una dirección perpendicular a la carga aplicada; o a un colapso causado por el desarrollo de planos de cortante inclinados. Es posible que la deformación unitaria última sea el criterio de falla, pero el nivel de deformación varia con la resistencia del concreto, a medida que es mayor la resistencia, la deformación unitaria última es menor. 1.1. Elaboración y curado de los Especímenes Los especímenes que se obtienen mediante muestreo del concreto recién elaborado representan las cualidades potenciales del concreto como se produce, y por ello deben ser fabricados y curados en condiciones invariables para que sus resultados puedan ser cotejados con los requisitos de resistencia especificados en la obra. La norma ASTM C 192 especifica que el llenado del molde debe hacerse en capas de igual espesor, compactadas con varilla o por vibración según revenimiento, el curado durante las primeras 24 horas debe hacerse en los moldes protegidos de la evaporación a 23°C, a continuación se debe hacer la inmersión de los
  • 3. especímenes en agua saturada de cal y dejarlos en estas condiciones hasta el día del ensayo. 1.2. Preparación y Ensayo de los Especímenes En la preparación de los especímenes es de particular importancia el acondicionamiento de las superficies de las cabezas, a través de las cuales se transmiten las cargas de compresión, a fin de eliminar defectos que puedan producir concentraciones de esfuerzos en el espécimen y hacerlo fallar de manera irregular. En este aspecto hay dos factores cuya influencia es decisiva y que por ello se reglamentan con precisión: la planicidad de las superficies y su perpendicularidad con el eje del cilindro. El método ASTM C39 establece que, para considerar las aceptables, estas superficies no deben manifestar desviaciones mayores de 0.05mm en una distancia de 152 mm (diámetro del cilindro estándar) al ser confrontada con una regla perfectamente recta en cualquier dirección; y su perpendicularidad con el eje del cilindro no debe diferir mas de 0.5° con respecto al ángulo de 90°, lo cual significa una desviación máxima permisible de 3.2 mm en una distancia de 305 mm que es la altura del cilindro estándar. El proceso de aplicación de carga debe efectuarse bajo condiciones reglamentadas para evitar la influencia de los factores cuya variación puede afectar los resultados. Entre dichos factores se destacan las características de la máquina de ensaye, las condiciones de humedad del espécimen y la velocidad con que se incrementa la carga; todos los cuales se hallan convenientemente especificados en el método de prueba ASTM C 39 dado la importancia de tales efectos.
  • 4. 2. RESISTENCIA A TENSIÓN La resistencia a tensión depende de las resistencias a tensión propias de la pasta de cemento y los agregados, y de la adherencia que se genera entre ambos, la influencia relativa de estos factores puede variar en función de los procedimientos que se utilizan para determinar la resistencia del concreto a tensión, que son básicamente tres y se presentan esquemáticamente. a) Prueba de tensión directa: Por medio del ensayo de especímenes cilíndricos o prismáticos, sometidos a una fuerza de tensión axial. b) Prueba de tensión indirecta: Mediante el ensayo de especímenes cilíndricos, sujetos a una carga de compresión diametral. c) Prueba de tensión por flexión en especímenes prismáticos (vigas): Los cuales pueden ser ensayados opcionalmente con una carga en el centro del claro, o con dos cargas concentradas iguales aplicadas en los dos tercios del claro. La determinación de la resistencia a tensión del concreto puede conducir a resultados diferentes, según el procedimiento que se utilice para medirla: en condiciones comparables, la prueba de tensión directa produce el valor de resistencia más bajo y la prueba por flexión el más alto, quedando en una posición intermedia la resistencia a tensión determinada por compresión diametral. No ocurre así cuando se trata de evaluar la resistencia a compresión, para cuya determinación sola se dispone de un procedimiento normalizado, de aceptación general. Resultados típicos de pruebas a tensión para varias relaciones agua – cemento.
  • 6. 2.1. Resistencia a la Tensión en Flexión En el ensayo del concreto a tensión por flexión se produce un estado combinado de esfuerzos en la que la resistencia no solo se concentra a la pasta y a la adherencia pasta - agregados, sino que también ahora los agregados mismos pasan a desempeñar un papel importante. Por esta razón es recomendable el uso de agregados triturados de una roca de buena calidad, ya que no solo garantizan una mejor adherencia con la pasta, sino que además proporcionan una resistencia intrínseca uniforme ante este tipo de solicitaciones. Para el caso de una carga puntual aplicada en el centro de la luz sobre una viga prismática de sección rectangular, la resistencia máxima a la tensión por flexión, en kg/cm². La resistencia a la tensión por flexión suele arrojar mayores valores que los se obtienen por los métodos de tensión directa e indirecta. Las razones principales se deben a que en la prueba indirecta ocurre una distribución no uniforme de esfuerzos en la sección de falla que restringe la propagación de las grietas y a que en dicha prueba se manejan una serie de simplificaciones teóricas a la hora de calcular el esfuerzo máximo.
  • 7. 3. MODULO DE ELASTICIDAD Y RELACION DE POISSON El método de prueba para la determinación del Módulo de Elasticidad (Módulo de Young) y de la relación de Poisson en especímenes cilíndricos de concreto, cuando se someten a esfuerzos de compresión longitudinal. El Módulo de Elasticidad es la relación que existe entre el esfuerzo y la deformación unitaria axial al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del comportamiento elástico. Es la pendiente de la secante definida por dos puntos de la curva del esfuerzo-deformación, dentro de esta zona elástica. La Relación de Poisson es la relación entre las deformaciones transversal y longitudinal al estar sometido el concreto a esfuerzos de compresión dentro del comportamiento elástico. Cuando un espécimen de concreto endurecido se somete por primera vez a una carga de compresión axial, que se incrementa progresivamente a velocidad uniforme hasta un valor inferior al de ruptura y después se retira a la misma velocidad, ocurre lo que se muestra esquemáticamente. En la figura (1) se representa un espécimen cilíndrico de diámetro d y altura h, antes de aplicarle la carga; una vez aplicada la carga hasta llegar al valor de P (que produce un esfuerzo inferior al de ruptura) el espécimen manifiesta una deformación longitudinal bajo carga Δlc y una deformación transversal simultanea Δtc, según se muestra en la figura (2); después de retirar completamente la carga, el espécimen no recupera totalmente sus dimensiones originales quedándole una deformación permanente, tanto en dirección longitudinal Δlp como en dirección transversal Δtp, como se hace notar en la figura (3).
  • 8. Si durante el proceso de carga y descarga se miden las deformaciones parciales (훿) a diferentes niveles de esfuerzo aplicados (휎) se pueden obtener parejas de datos (esfuerzo y deformación) que al ser representadas en un sistema de ejes ortogonales, con las deformaciones como abscisas y los esfuerzos como ordenadas, producen una gráfica. 4. RESISTENCIA A LA ABRASION