BOLETIN TECNICO
CEMENTO
1995 N6 -------------------------------------------------------------------------------------------- --------------
EL ENSAYO DE FLEXIÓN DEL CONCRETO El ensayo de flexión es utilizado para definir el comportamiento a la tracción del concreto, en razón de reproducir la forma más frecuente como se da esta solicitación en los elementos estructurales. El ensayo de flexión guarda similitud con el modo de solicitación solicit ación de los pavimentos. También es un indicador de comportamiento, en el caso de vigas sujetas a fuerzas cortantes, cuando las tensiones verticales en el extremo superior e inferior de la viga producen un estado de esfuerzo biaxial. Además, cuando se trata de analizar el agrietamiento del concreto, debido a la contracción contracció n impedida y a gradientes de temperatura. in embargo, en la práctica con excepción de los pavimentos, en el dise!o estructural no se tiene en cuenta la resistencia a la flexión. "a prueba de flexión se puede efectuar sobre vigas cargadas en los tercios de la luz, #ue es el método de mayor aceptación, también en vigas con carga en el centro y en espec$menes empotrados con carga en el extremo libre. Estos %ltimos son menos representativos de la calidad del concreto, pues el reparto de tensiones establece un plano predeterminado de rotura, #ue no revela las deficiencias #ue pudiera tener el concreto. A similitud similitud de lo #ue #ue sucede con con el ensayo ensayo de compresión, compresión, el de flexión flexión puede puede ser utilizado utilizado para determinar la calidad del concreto o para evaluar el momento de la puesta de servicio de la estructura. "a resistencia a la tracción se determina por el módulo de rotura y se obtiene por la aplicación de la siguiente fórmula&
'r ( )"
+
b* 'r ) " 2 3
- +
+
módulo de rotura en da/0cm 1g0cm carga máxima aplicada en da/ 1g luz, en cent$metros anc*o promedio del espécimen, en cent$metros altura promedio del espécimen en cent$metros
"os resultados obtenidos son superiores a los #ue se obtienen en las pruebas de tracción directa. Esto se debe a la expresión utilizada para obtener el módulo de rotura #ue considera un comportamiento elástico, cuando en realidad se presenta una cierta plastificación en el momento #ue precede a la rotura. Además, la propagación de las fisuras a partir de la fibra extrema está limitada por las fibras adyacentes sometidas a menores esfuerzos. 4on relación al método de ensayo por compresión diametral de cilindros de concreto, el valor del módulo de rotura da resultados superiores pero ofrece una mayor dispersión, por comprometer un mayor volumen de concreto bajo solicitación máxima. En el gráfico - se presentan las relaciones entre el módulo de rotura y la resistencia a la tracción por compresión diametral obtenidos por diversos investigadores.
Boletín Técnico Nº 66. 1995
Normalizació El ensayo de flexión con carga en los tercios, se encuentra especificado por las normas peruanas /T) 556.788 relativa a los ensayos a pie de obra, /T) 556.789 de aplicación en ensayos de laboratorio y /T) 556.7:; sobre el método de ensayo propiamente dic*o. El método de ensayo de flexión en espec$menes cargados en el centro de la luz se encuentra especificado en la /T) 556.7:6. "as normas peruanas adoptan como referencia las AT'. "a geometr$a de los espec$menes tiene influencia en los resultados, en especial las dimensiones de la sección de la viga. En las normas se establece #ue la relación anc*o0espesor debe ser menor #ue -.9 y #ue la longitud debe ser tres veces el espesor y 97 mm. mayor #ue la luz del ensayo. "as dimensiones t$picas, de los espec$menes de ensayos son& -9 x -9 x 99 cms., #ue permite una luz libre de 89 cm. En todo caso, la dimensión m$nimo del anc*o, será por lo menos 5 veces el tama!o máximo del agregado.
Co!oli"ació Es importante la forma de consolidación del concreto en el molde. e especifica la vibración para concretos con asentamientos menores de 5 cm., se puede aplicar vibración externa, con frecuencia de vibración superiores a 5<77 v0min. o per=vibradores de diámetro externo entre +7 y 87 mm, con frecuencias de vibraciones superiores a :777 v0min. "a consolidación manual es recomendada con asentamientos mayores de ; cm. "a compactación se realiza en tres capas de igual altura, empleando una varilla de compactación similar a la #ue se utiliza en el ensayo de compresión.
C#ra"o El curado de las probetas moldeadas con fines de control de calidad, se realiza en las primeras +8 *oras manteniendo los espec$menes a temperatura de +5>4 ± +>4, evitando toda pérdida de *umedad, para lo cual se mantiene los moldes en arena *%meda o se les cubre con pa!os *%medos. )osteriormente se les conserva *asta el momento de la rotura en una solución de agua saturada de cal, a dic*a temperatura. En caso #ue los ensayos estuvieran destinados a definir el momento de la puesta en servicio de la estructura, los espec$menes serán mantenidos lo más próximo #ue sea posible a la obra de referencia y deberán recibir luego de desmoldeados, a las 8; *oras, la misma protección y el mismo curado #ue recibe la estructura.
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"os espec$menes de pavimentos se mantienen cubriendo los costados y extremos con tierra o arena *%meda dejando la cara superior al curado establecido para el pavimento. Antes del ensayo deberán curarse durante +8 *oras en una solución saturada de agua de cal a una temperatura de +5>4 ± +>4, para obtener un reparto uniforme de *umedad en el concreto y no afectar los resultados del ensayo.
La $r#%&a "%l %!$'cim% )ara efectuar la rotura a flexión de los espec$menes, se cuenta con diversos e#uipos, #ue por la capacidad de carga re#uerida son más simples y económicos, especialmente al pie de obra #ue a#uellos destinados a los ensayos de compresión. En los laboratorios está generalizado el uso de má#uinas universales. Eventualmente, pueden emplearse má#uinas de compresión, adaptándose dispositivos especiales, pero con el riesgo de la falta de precisión, debido a la gran capacidad de estas má#uinas y los pe#ue!os esfuerzos re#ueridos para este ensayo. En el procedimiento de ensayo se tiene en cuenta los siguientes parámetros& a
?ue la má#uina de ensayo sea capaz de mantener la distancia entre apoyos y a#uella entre los elementos de aplicación de la carga y los de apoyo@
b
?ue la carga se apli#ue perpendicularmente a la cara superior del espécimen, evitando toda excentricidad@
c
?ue la dirección de las reacciones sea paralela a la dirección de las cargas.
d
?ue la carga sea incrementada gradualmente y sin impacto.
En el gráfico de la figura + se expresa las relaciones normalizadas para el sistema de apoyo del espécimen y de aplicación de las caras. El módulo de rotura se expresa de acuerdo a la relación - #ue antecede. Esta relación es válida %nicamente cuando la rotura ocurre en el tercio central del espécimen. En el caso de #ue ocurra fuera del tercio medio y no más allá del 9 de la luz libre, el módulo de rotura se calcula seg%n la siguiente expresión& 'r
(
5)a + b*
+
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iendo BaB la distancia entre la l$nea de falla y el apoyo más cercano, medida sobre lo largo de la l$nea central de la superficie inferior de la viga. En conclusión se considera el esfuerzo máximo en la sección cr$tica y no el esfuerzo máximo. 4uando la rotura se presente más allá del l$mite precedente, los resultados de ensayo no se consideran. En el informe además de indicar el módulo de rotura, se deberá consignar la carga máxima aplicada, la geometr$a del espécimen, con aproximación de 5 mm. y la luz libre. Además, de ser posible el tipo de curado, la *umedad del espécimen en el momento del ensayo, los defectos #ue pudiera presentar y la edad de la probeta. Asimismo, todos los datos #ue permiten la identificación del material y los #ue *ubieran sido consignados en los espec$menes.