Manual de Diseño de Mezclas, Método del ACI

Manual de Diseño de Mezclas VOLUMEN I

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tamaño completo. Sólo debe utilizarse el agua suficiente para producir el asentamiento requerido sin considerar la cantidad supuesta en las proporciones de prueba. Se debe verificar el peso unitario y el rendimiento del concreto (ASTM C 138) así como el contenido de aire (ASTM 138, C 173 ó C 231). También debe observarse cuidadosamente que el concreto posea la trabajabilidad y las propiedades de acabado adecuadas y que esté libre de segregación. Se deberán hacer los ajustes pertinentes con las proporciones de las mezclas subsecuentes, siguiendo en procedimiento a continuación. Se estima de nuevo la cantidad de agua de mezclado necesaria por metro cúbica de concreto, dividiendo el contenido neto de agua de mezclado de la mezcla de prueba en metros cúbicos. Si el asentamiento de la mezcla de prueba no fue el correcto, se aumenta o se disminuye la cantidad reestimada de agua en 2 kg por cada centímetro de aumento o disminución del asentamiento requerido. Si no se obtuvo el contenido deseado de aire (para concreto con aire incluido), se estima nuevamente el contenido de aditivo requerido para el contenido adecuado de aire y se reduce o aumenta el contenido de agua de mezclado indicado anteriormente en 3 kg/m3 por cada 1 % de contenido de aire que deba aumentarse o reducirse de la mezcla de prueba previa. Si la base para la dosificación es el peso estimado por metro cúbico de concreto fresco, la reestimación de ese peso se obtiene reduciéndole o aumentándole el porcentaje determinado por anticipado de aumento o disminución del contenido de aire de la mezcla, ajustada respecto a la primera mezcla de prueba. Se calculan los nuevos pesos de la mezcla partiendo del paso 8, modificando el volumen de agregado grueso, si es necesario, para obtener una trabajabilidad adecuada.

APLICACIONES Aplicación 20.4.1 Especificaciones Se requiere concreto para las columnas internas de una edificación. Las consideraciones estructurales exigen que la resistencia especificada sea de 210 kg/cm2 a los 28 días, se cuenta con una desviación estándar en obra de 22.00 kg/cm2. El tamaño de las secciones de la columna y el espaciamiento del refuerzo requieren una consistencia plástica y un tamaño máximo de agregado de 3/4”. Utilice el método ACI. Materiales: Cemento: Marca = Sol Tipo = I Procedencia = Cementos Lima SA Peso específico = 3.11 Agregados:

Diseño: Concreto Normal Cuarta Parte


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Fino Grueso Cantera: La Molina Santa Clara Perfil: - Anguloso Peso específico de masa: 2.61 2.90 Contenido de humedad: 2.50 % 1.50 % Absorción: 1.00 % 0.70 % Peso seco suelto: 1711.00 kg/m3 1536.00 kg/m3 Peso seco compactado: 1896.00 kg/m3 1653.00 kg/m3 Módulo de fineza: 3.00 6.00 Tamaño máxima nominal: - 3/4“ Agua: Tipo: Agua potable – San Borja Peso Específico: 1000.00 kg/m3 Procedimiento Cálculo de la resistencia requerida De las especificaciones de obra: f’c = 210 kg/cm2 n > 30 pruebas s = 22.00 kg/cm2 La resistencia promedio a la compresión f’cr debe ser la mayor entre las ecuaciones (1) y (2): f’cr = f’c + 1.34s (1) f’cr = f’c + 2.33s – 35 (2) Reemplazando valores: f’cr = 210 + 1.34x22.00 = 239.48 kg/cm2 f’cr = 210 + 2.33x22.00 - 35 = 226.26 kg/cm2 por lo tanto: f’cr = 239.48 kg/cm2

Selección del asentamiento Según las especificaciones, las condiciones de colocación requieren que la mezcla de concreto tenga una consistencia plástica, a la que corresponde un asentamiento = 3” - 4”.

Tabla 20.4.12

MEZCLAS SEGÚN SU ASENTAMIENTO

CONSISTENCIA SLUMP TRABAJABILIDAD COMPACTACIÓN

Seca 1" - 2" Poco trabajable Vibración normal Plástica 3" - 4" Trabajable Vibración ligera, Varillado Fluida 6" - 7" Muy trabajable Varillado

Selección del tamaño máximo nominal de agregado grueso De las especificaciones de obra:



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Tamaño máximo nominal = 3/4”

Selección del volumen unitario de agua de diseño Con los valores: asentamiento = 3” a 4”, sin aire incorporado, TMN = 3/4”, ingresamos a la tabla:

Tabla 20.4.13

Agua de mezclado = 205 kg/m3

Selección del contenido de aire La estructura a ser vaciada no va ha estar expuesta a condiciones de intemperismo severo; por lo tanto, no es necesario incorporar aire a la mezcla. Con el Tamaño máximo nominal = 3/4”, ingresamos a la tabla:

Tabla 20.4.14

Contenido de aire atrapado = 2.0 %

Selección de la relación agua/cemento



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Al no existir problemas de durabilidad, el diseño sólo tomará en cuenta la resistencia. Con el f’cr = 239.48 kg/cm2, ingresamos a la tabla e

interpolamos: 64.0)00.20048.239(00.50

08.070.0 x

c

a

Tabla 20.4.15

Relación agua/cemento por resistencia = 0.64

Cálculo del contenido de cemento El cemento requerido es igual al contenido de agua de mezclado, dividido entre la relación agua/cemento: Contenido de cemento = 205/0.64 = 320.31 kg/m3 = 7.54 bol/m3 Estimación del contenido de agregado grueso

Tabla 20.4.16

Con los valores TMN = 3/4” y módulo de fineza del agregado fino = 3.00, ingresamos a la tabla:



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Volumen seco y compactado del agregado grueso b/bo = 0.60 Peso seco del agregado grueso = 0.60 x 1653.00 = 991.80 kg/m3 Estimación del contenido de agregado fino Existen dos procedimientos para la determinación del contenido de agregado fino: Método de peso y Método de volumen absoluto; se utilizará el segundo método por ser más exacto. El volumen absoluto de agregado fino es igual a la diferencia entre la unidad y la suma de los volúmenes absolutos conocidos: Volumen absoluto: Cemento = 320.31/(3.11 x 1000) = 0.103 m3 Agregado grueso = 991.80/(2.90 x 1000) = 0.342 m3 Agua = 205/(1 x 1000) = 0.205 m3 Aire = 2.0 % = 0.020 m3 Suma de volúmenes absolutos conocidos = 0.670 m3 Volumen Absoluto de Agregado Fino = 1 – 0.670 = 0.330 m3 Peso Seco del Agregado Fino = 0.330 x 2.61 x 1000 = 861.30 kg/m3 Presentación del diseño de la mezcla en estado seco Las cantidades de materiales de la mezcla en estado seco son: Cemento = 320.31 kg/m3 Agregado fino = 861.30 kg/m3 Agregado grueso = 991.80 kg/m3 Agua = 205.00 kg/m3 Las proporciones de materiales de la mezcla en estado seco son: Cemento = 320.31/320.31 = 1.00 Agregado fino = 861.30/320.31 = 2.69 Agregado grueso = 991.80/320.31 = 3.10 Agua = 205/320.31 = 27.20 kg/bolsa Ajustes por humedad del agregado Las cantidades de los materiales que integran la unidad cúbica de concreto deben ser corregidos en función de las condiciones de humedad de los agregados. Peso húmedo del agregado fino = 861.30 x 1.025 = 882.83 kg/m3 Peso húmedo del agregado grueso = 991.80 x 1.015 = 1006.68 kg/m3 Cantidad de agua superficial que aportan los agregados: Agregado fino = 861.30 x (2.50 – 1.00)/100 = 12.92 kg/m3 Agregado grueso = 991.80 x (1.50 – 0.70)/100 = 7.93 kg/m3



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Agua de mezcla corregida: Agua efectiva = 205.00 – 12.92 – 7.93 =184.15 kg/m3 Presentación de diseño de la mezcla en estado húmedo Las cantidades de materiales de la mezcla en estado húmedo son: Cemento = 320.31 kg/m3 Agregado fino = 882.83 kg/m3 Agregado grueso =1006.68 kg/m3 Agua = 184.15 kg/m3 Las proporciones de materiales de la mezcla en estado húmedo son: Cemento = 320.31/320.31 = 1.00 Agregado fino = 882.83/320.31 = 2.76 Agregado grueso = 1006.68/320.31 = 3.14 Agua = 184.15/320.31 = 24.43 kg/bolsa Presentación de los pesos por tanda de una bolsa Para conocer la cantidad de materiales que se necesitan en una tanda de una bolsa, se multiplica la proporción en peso, ya corregida por humedad del agregado, por el peso de una bolsa de cemento: Cemento = 1.00 x 42.5 = 42.50 kg/bolsa Agregado fino = 2.76 x 42.5 = 117.30 kg/bolsa Agregado grueso = 3.14 x 42.5 = 133.45 kg/bolsa Agua = 184.15/320.31 = 24.43 kg/bolsa Aplicación 20.4.2 Especificaciones Resuelva la aplicación 20.4.1, Diseño de Mezclas por el Método ACI, utilizando DIMEZCO 2000. Procedimiento Inicie DIMEZCO 2000, en el Menú Herramientas, haga clic en Opciones, seleccione la ficha Concretos, morteros, seleccione el Método ACI para el Diseño de concreto normal, pesado y masivo. Acceda sucesivamente a las pantallas indicadas y complete los datos solicitados: Título, Materiales, Especificaciones, Resistencia a la compresión, Valores de diseño y Diseño. Este acceso puede efectuarlo desde la barra de menús o la barra de vistas. A alguna de las pantallas también se puede acceder desde la barra de herramientas. 1. Título



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Ingrese los datos que identifican el proyecto: datos de la obra y datos complementarios. Para salir de la pantalla mostrada haga clic en Cerrar.

Figura 20.4.2

2. Materiales Ingrese las características de los materiales que componen el concreto: Cemento, Agregado fino, Agregado grueso, Agua y Aditivo. Para salir de la pantalla mostrada haga clic en Cerrar.

Figura 20.4.3

3. Especificaciones Ingrese los datos correspondientes al Asentamiento, Contenido de aire y Condiciones especiales. Asentamiento: Seleccione 3” a 4” Consistencia plástica



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Uso de aire incorporado: Seleccione la opción “No” Condiciones especiales: Seleccione “Exposición normal al clima” Las condiciones ambientales y de exposición a la que estará sometido el concreto son normales, por lo tanto no es necesario incorporar aire a la mezcla.

Figura 20.4.4

Haga clic en Aceptar. 4. Resistencia a la compresión. Ingrese lo siguiente: Por resistencia: 210.00 kg/cm2 Seleccione la opción “Registro de ensayos igual o mayor a 30 ensayos” Desviación estándar: 22.00 kg/cm2

Figura 20.4.5



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Haga clic en Aceptar.

5. Valores de diseño. En el menú Datos, haga clic en Valores de diseño, aparece una ventana presentando dos columnas de datos: la primera columna presenta los valores recomendados por el ACI; la segunda, los valores asumidos por el usuario. Estos valores pueden ser modificados: Volumen Unitario de Agua, Contenido de Aire Atrapado, Contenido de Aire Total, Relación Agua-Cemento, Contenido de Agregado Grueso y Contenido de Cemento. Si

requiere ayuda para modificar los valores de diseño, haga clic en Ver tabla del valor seleccionado.

La columna de valores con encabezamiento Seleccionado, resume los valores recomendados por el método utilizado, selecciona valores a partir de los datos ingresados en las ventanas anteriores, utilizando las

recomendaciones, criterios y valores proporcionados por el método. En consecuencia, si se modifica los valores en esas ventanas, se actualizan los valores en esta ventana. De forma predeterminada los valores de las columnas Seleccionado y Asumido son iguales, sólo en esta última se puede modificar los valores, con los cuales de procesa el diseño de mezclas de concreto.

Figura 20.4.6

Haga clic en Aceptar.



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En el menú Ver, haga clic en Ver datos se presentará en la pantalla todos los datos ingresados y aparecerá una marca de verificación junto al comando cuando los datos estén visibles. Es posible revisar y modificar los datos, accediendo a las pantallas anteriores.

Figura 20.4.7 Visualización de datos

6. Diseño. En el menú Diseño, haga clic en Diseño de mezcla. Esta orden carga la ventana presentando los resultados del diseño de mezcla: cantidad y proporciones corregido por humedad del agregado.

Figura 20.4.8 Cantidades corregido por humedad

La ventana Diseño presenta los resultados del diseño de mezclas: cantidad y proporciones corregido por humedad del agregado en peso y volumen.

Si hace clic en Imprimir se presenta una vista preliminar de reporte, en donde se incluye todos los datos ingresados y los resultados obtenidos. Puede enviar el reporte a la impresora o exportarlos a archivos de formato HTML o de texto.

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