Diseño de Un Concreto

7/21/2019 Diseo de Un Concreto

1/9

1866.5

1896.14

19081905.7

1885.62

1860

1865

1870

1875

1880

1885

1890

1895

1900

1905

1910

40/ 60 45/ 55 50/ 50 55/ 45 60/ 40

52 / 48

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE BAJA CALIFORNIACENTRO DE INGENIERIA Y TECNOLOGIA, UNIDAD VALLE DE LAS PALMAS.

Procedimiento:

DISENO DE MEZCLAS DE CONCRETO HIDRAULICO.

1. DETERMINACION DE LOS COMPONENTES QUE INTEGRARAN ELCONCRETO HIDRAULICO.

Grava.

Arena.

Agua.

Cemento.

2. OBTENCION DE LAS CARACTERISTICAS FISICAS DE CADA UNO DE LOSMATERIALES.

Estudio de calidad de grava.

Estudio de calidad de arena.

Cemento CPC 40 densidad = 3.07 gr / cm3.

Agua potable de uso comn densidad = 1 kg / litro.

3. DETERMINACION DE LA RELACION GRAVA ARENA POR PESO (G/AW ).

Para determinar la relacin grava arena en peso (G/A W) se obtiene unamuestra de cada material por mezclar y se seca, posteriormente, semezclan entre si con una proporcin definida (40 % y 60% , 55% y 45 %,

etc) con el propsito de obtener el peso volumtrico seco compacto mximo(PVSC MAX), el cual, es el resultado de varias mezclas de materiales.

G/A WGrava 1 y Arena de ro:

G/A W PVSC MAX40 / 60 1866.5045 / 55 1896.1450 / 50 1908.0055 / 45 1905.70

60 / 40 1885.62

G/A W= 52 / 48


2/9

1763

1770

1784

1761

1752

1740

1745

1750

1755

1760

17651770

1775

1780

1785

1790

40/ 60 45/ 55 50/ 50 55/ 45 60/ 40

50 / 50

G/A WGrava 3/8 y Arena d ro:

G/A W PVSC MAX40 / 60 176345 / 55 177050 / 50 178455 / 45 176160 / 40 1752

G/AW = 50 / 50

4. DETERMINACION DE RELACION GRAVAARENA POR VOLUMEN (G/A V).

EJEMPLO PARA GRAVA DE 1 Y ARENA.

Se considera una masa unitaria (ejemplo 1000 kg) y se afecta por losporcentajes de G/Aw:

G/AW= 52 / 48 -------- Arena y grava 1 1 /2

GRAVA = 1000 X 52 % = 520 kg.ARENA = 1000 X 48 % = 480 kg.

Despus, a cada uno de los pesos obtenidos se le agrega su humedad deabsorcin, con el propsito de obtener material saturado superficialmenteseco (SSS):

Absorcin de la grava = 3.2 %Absorcin de la arena = 1.2 %

GRAVA SSS = 520 KG X 1.032 % = 536.64 KG.

ARENA SSS = 480 KG X 1.012 % = 485.76 KG.

Una vez obtenidos los pesos SSS, se dividen entre su respectiva densidadpara obtener su volumen:

Densidad de la grava = 2.35 gr / cm3 o 2350 kg / M3.Densidad de la arena = 2.66 gr / cm3 o 2660 kg / M3.


3/9

Volumen de grava = 536.64 kg / 2350 kg / m3. = 0.22835 M3o 228.35 lts.Volumen de arena = 485.76 kg / 2660 kg / m3. = 0.18261 M3o 182.61 lts.

El siguiente paso es sumar los volmenes obtenidos:

Vol. total = 228.35 lts + 182.61 lts = 410.96 lts

Utilizando el volumen total, se determina el porcentaje en volumen de cadauno de los materiales:

% vol. grava = 228.35 / 410.96 = 0.5556 = 55.56 %% vol. arena = 182.61 / 410.96 = 0.4444 = 44.44 %

G/AV= 55.56 / 44.44O

G/AV= 56 / 44.

EJEMPLO PARA GRAVA DE 3/8 Y ARENA.

Se considera una masa unitaria (ejemplo 1000 kg) y se afecta por losporcentajes de G/Aw :

G/AW= 50 / 50 -------- Arena y grava 3/8

GRAVA = 1000 X 50 % = 500 kg.ARENA = 1000 X 50 % = 500 kg.

Despus, A cada uno de los pesos obtenidos se le agrega su humedad deabsorcin, con el propsito de obtener material saturado superficialmenteseco (SSS):

Absorcin de la grava = 3.33 %Absorcin de la arena = 1.20 %

GRAVA SSS = 500 KG X 1.0333 % = 516.65 KG.ARENA SSS = 500 KG X 1.0120 % = 506.00 KG.

Una vez obtenidos los pesos SSS, se dividen entre su respectiva densidadpara obtener su volumen:

Densidad de la grava = 2.44 gr / cm3 o 2440 kg / M3.Densidad de la arena = 2.66 gr / cm3 o 2660 kg / M3.


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Volumen de grava = 516.65 kg / 2440 kg / m3. = 0.21174 M3o 211.74 lts.Volumen de arena = 506.00 kg / 2660 kg / m3. = 0.19022 M3o 190.22 lts.

El siguiente paso es sumar los volmenes obtenidos:

Vol. total = 211.74 lts + 190.22 lts = 401.96 lts

Utilizando el volumen total, se determina el porcentaje en volumen de cadauno de los materiales:

% vol. grava = 211.74 / 401.96 = 0.5267 = 52.67 %% vol. arena = 190.22 / 401.96 = 0.4732 = 47.33 %

G/AV= 52.67 / 47.33O

G/AV= 53 / 47.

5. CALCULO DE PROPORCIONES.Concreto de proyecto:

Fc = 200 kg. / cm2t. m. a. 1 rev. = 12 + 3.

Agua.Para determinar la cantidad de agua por m3, se utiliza la sig. tabla quefue extrada del ACI 211.1

REQUISITOS APROXIMADOS DE AGUA DE MEZCLADO Y CONTENIDO DE AIRE PARA DIFERENTES

REVENIMIENTOS Y TAMAOS MAXIMOS NOMINALES DE AGREGADOS.

Revenimiento.

Agua, kg/m3para el concreto de agregado de tamao

nominal mximo (mm) indicado

9.5 12.5 19 25 38 50 75 150

Concreto sin aire incluido2.5 a 5.0 207 199 190 179 166 154 130 113

7.5 a 10.0 228 216 205 193 181 169 145 124

15.0 a 17.5 243 228 216 202 190 178 160 -cantidad aproximada de aire en concreto 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.3 0.2sin aire incluido, por ciento.

Concreto con aire incluido2.5 a 5.0 181 175 168 160 150 142 122 107

7.5 a 10.0 202 193 184 175 165 157 133 119

15.0 a 17.5 216 205 197 174 174 166 154 -promedio recomendado de contenido de aire

total, por ciento, segn el nivel de exposicin.

Exposicin ligera. 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0

Exposicin moderada. 6.0 5.5 5.0 4.5 4.5 4.0 3.5 3.0

Exposicin severa. 7.5 7.0 6.0 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0


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Segn la tabla, el consumo de agua por metro cubico para un agregado de1 (38 mm) y un revenimiento de 12 + 3 sin aire incluido es:

Agua = 190 litros.

Cemento.

Para determinar la cantidad de cemento, es necesario conocer la relacinagua cemento que corresponda a la resistencia de proyecto, y se puededeterminar utilizando la siguiente grfica obtenida de una tabla del ACI211.1:

Para nuestro ejemplo, tomaremos la relacin agua cemento = 0.68, lo queequivale a una resistencia de 210 kg. / cm2, o sea, 10 kg. / cm2 mas que laresistencia de proyecto, lo cual servir para asegurar que el concretocumpla con el 100 % de su resistencia, a pesar de algunos de los erroresque se presentan durante la operacin.Ya con la relacin agua cemento definida, se calcula la cantidad decemento por metro cubico:

Ra/c = A / C, por lo tanto C = A / Ra/c.

Donde: Ra/c= relacin agua cementoA = cantidad de agua por M3C = cantidad de cemento por M3.

C = 190 litros / 0.68

Cemento = 279.4 kg. por M3.

G R A F IC A R E L A C IO N A G U A C E M E N T O

0.00

0 .05

0 .10

0 .15

0 .20

0 .25

0 .30

0 .35

0 .40

0 .45

0 .50

0 .55

0 .600 .65

0 .70

0 .75

0 .80

0 .85

0 .90

4 20 3 5 0 28 0 210 1 40RESISTENCIA KG / CM ^2

RELACION

AGUACEMENTO


6/9

Una vez determinadas las cantidades de agua y de cemento, se calculanlas cantidades de agregados:

Cemento = 279.4 kg.

Densidad = peso / volumen.Densidad del cemento = 3.07

Vol. de cemento = 279.4 / 3.07 = 91 litros.+

Volumen de agua = 190 litros.

Vol. agua y cemento = 281 litros.

Volumen faltante = 1000 litros 281 litros = 719 litros de agregados.

G/AV= 53 / 47, o sea , 53 % de grava y 47 % de arena.

Por lo tanto:

Volumen de grava = 719 x 0.53 = 381.07 litros.Volumen de arena = 719 x 0.47 = 337.93 litros.

Lo cual, representado en kg:

Peso de grava = dens. de grava x vol. de grava =2.44 x 381.07

Grava = 929.81 kg.

Peso de arena = dens de arena x vol. de arena = 2.66 x 337.93

Arena = 898.89 kg.

En resumen, las cantidades necesarias son:

Cemento = 279.40 kg.Agua = 190.00 ltsGrava = 929.81 kg.Arena = 898.89 kg. .

Peso. Vol. = 2298.1 kg. por M3de concreto

Si se desea obtener una mezcla con un volumen diferente, se debern demultiplicar las cantidades obtenidas por la cantidad deseada en M3.

Ejemplo:

Si se desea una mezcla de 40 litros (0.040 M3), entonces:


7/9

1 M3 40 lts ( 0.040 M3).

Cemento = 279.4 kg. x 0.040 = 11.176 kg.Agua = 190.0 lts x 0.040 = 7.60 lts.Grava = 929.81 kg. x 0.040 = 37.190 kg.

Arena = 898.89 kg. x 0.040 = 35.955 kg.

6. AJUSTE POR HUMEDAD.

Con el propsito de poder fabricar este concreto, una vez obtenidas lasproporciones de cada uno de los materiales, se debern de ajustar lascantidades de los mismos de acuerdo con su humedad de campo o natural.Esto es debido a que la humedad que los materiales presentan en campomuy difcilmente se encuentra en estado SSS, que es la condicin con laque se diseo el concreto.Lo primero es obtener la humedad y absorcin de la grava y la arena:

Humedad de la grava = Hg= 1.90 %Absorcin de la grava = absg= 3.2 %Humedad de la arena = Hs= 1.64 %Absorcin de la arena = abss= 1.2 %

Despus se calcula la diferencia entre la absorcin y la humedad:

Diferencia = abs humGrava = 3.2 % - 1.90 % = 1.30 %Arena = 1.2 % - 1.64 % = -0.44 %

Enseguida, se determina la cantidad que representa cada porcentaje consus respectivos materiales:

Diferencia en la grava = Dgr = (929.81) x (1.30 %) = 12.08 kg.Diferencia en la arena = Dar = (898.89) x (-0.44%) = -3.95 kg.

Obtenidos estos datos, se procede a ajustar las cantidades de agregados:

Ajuste de grava = peso de grava + [ Dgr x (-1)] = 929.81 + [ 12.08 x (-1)]Ajuste de grava = 917.73 kg.

Ajuste de arena = peso de arena + [ Dar x (-1)] = 898.89 + [ -3.95 x (-1)]Ajuste de arena = 902.84 kg.

Posteriormente se ajusta la cantidad de agua:

Agua total = agua de diseo + Dgr + DarAgua total = 190 + 12.08 + (-3.95)


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Agua total = 198.13 lts.

Hecho lo anterior, ahora ya tenemos la dosificacin lista para ser aplicada.

Material Cantidad

Cemento 279.40 kg.Agua 198.13 ltsArena 902.84 kg.Grava 917.73 kg.

En caso de ser un diseo nuevo que se este sometiendo a prueba, y lacantidad de agua no fue la necesaria para obtener el revenimientoesperado, entonces se hace lo siguiente:

Si se tratara de una prueba de laboratorio de 40 litros de mezcla, entonces

se tendra de la mezcla ajustada:

Cemento 279.40 x 0.040 = 11.17 kg.Agua 198.13 x 0.040 = 7.92 lts.Arena 902.84 x 0.040 = 36.11 kg.Grava 917.73 x 0.040 = 36.70 kg.

Si al momento de realizar la prueba, se necesito litro mas de agua,entonces, el volumen total de la mezcla no es de 40 litros, sino de 40.5litros, pero tambin se debe de considerar, que para conservar la relacinagua cemento, es necesario agregar tambin una cantidad de cemento, por

lo que se debe de ajustar la mezcla original, o sea, la mezcla de 40 litros sinajuste por humedad que es:

Cemento = 11.176 kg.Agua = 7.60 lts.Grava = 37.190 kg.Arena = 35.955 kg.

Esta mezcla originalmente se calculo para un volumen de 40 litros, pero,dado que en la prueba se necesito litro ms de agua, entonces a la

cantidad de agua es = 7.60 + 0.5 = 8.10 litros, y de acuerdo con la relacinagua cemento, la cantidad de cemento que se necesita es:

Cemento = 8.10 / 0.68 = 11.911 kg., o sea, lo que representa 0.735 kg.mas, que convertido a volumen representa

Vol. = 0.735 / 3.07 = 0.239 litros.


9/9

Que sumado a los 40 litros originales mas el litro adicional tenemos:

Vol. total = 40 + 0.5 + 0.239 = 40.739 litros o 0.040739 M 3.

Entonces, la mezcla de 40.739 litros sin ajustar por humedad seria:

Cemento 11.911 kg.Agua 8.10 lts.Grava 37.19 kg.Arena 35.955 kg.

Misma que representa para un M3:

Cemento = 11.911 / 0.040739 =292.37 kg.Agua = 8.10 / 0.040739 = 198.82 litros.Grava = 37.19 / 0.040739 = 912.88 kg.Arena = 35.955 / 0.040739 = 882.56 kg.

Misma que para ser utilizada, deber ser ajustada como lo indica el pasonumero 6.

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