PULL TEST ENSAYOS DE ROCAS Caracterización básica: Nos brinda una descripción de sus componentes esenciales o básicos. Caracterización de comportamiento: Descripción de cómo responde el material en distintas situaciones, como pueden ser esfuerzos mecánicos y condiciones ambientales. Ensayos hídricos Ensayos mecánicos Ensayos de envejecimiento acelerado
ENSAYOS DE CARACTERIZACIÓN BÁSICA Estudio petrográfico Composición química y mineralógica Densidad aparente y real Estudio petrográfico, Composición química y mineralógica Finalidad: Estudiar la composición mineralógica y las características texturales de la roca Datos complementarios: complementar la petrografía con análisis químicos y difracción de rayos X para determinar al mineralogía Utilidad: Clasificar la roca en función de sus minerales esenciales , su tamaño, y la disposición relativa de los mismos. Gran parte del comportamiento tecnológico de la roca va a depender de su composición mineral y de su textura
Peso Específico y Porosidad Finalidad: Informa sobre el peso de una unidad de volumen de la roca y el conjunto de huecos o poros conectados entre sí que existen en la roca. Peso específico: a mayor densidad mejor comportamiento mecánico pero más carga sobre los sitios de colocación. Areniscas 2,0 Granitos 2,6 Mármoles 2,7 Pizarras 2,8.
Utilidad: Este ensayo permite prever el comportamiento de la piedra a la intemperie o a la acción del agua, establecer un uso apropiado de los materiales y una primera información acerca de la calidad de los mismos
ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO HÍDRICO Se utilizan para comprobar el comportamiento que presenta la piedra frente al agua y son: Absorción de agua a presión atmosférica Absorción de agua por capilaridad El agua en las rocas es un importante agente de alteración ya que participa en la mayoría de los procesos de deterioro, tanto químicos, físico-químicos como biológicos El contenido en agua en las rocas es una de las causas que contribuyen a la pérdida de su resistencia Estos ensayos son adecuados para examinar aquellos materiales que vayan a ser usados en el exterior o que vayan a estar en contacto con el agua
Absorción de agua a presión atmosférica Finalidad: El coeficiente de absorción de agua es el porcentaje de agua absorbida en relación al peso de la probeta en seco. Este ensayo determina la cantidad de agua que puede absorber la piedra bajo condiciones de inmersión. Utilidad: Permite valorar la calidad de la roca y su comportamiento a la intemperie o a la acción del agua. A mayor absorción, mayor susceptibilidad a la degradación. Valores: La capacidad de absorción de los granitos y mármoles es generalmente la mas baja, suele estar entre 0,1 y 1%; las pizarras y calizas presentan coeficientes medios, entre 1 y 2 %; los travertinos y areniscas en general dan valores mayores de 2% Coeficiente de absorción de agua por capilaridad Finalidad: Estudiar la velocidad y volumen de penetración del agua dentro de la roca mediante el mecanismo de succión capilar Utilidad: Permite conocer la facilidad con la que la humedad puede distribuirse a través de la roca, y establecer las limitaciones y los usos más adecuados para este tipo de piedra Parámetros: Suelen presentar valores < 150 g/cm2 x s0,5
ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO MECÁNICO Permiten determinar la resistencia de la roca ante los esfuerzos mecánicos, y los principales ensayos son: Resistencia a la compresión
Resistencia a la flexión Energía de rotura Resistencia a la abrasión Resistencia al deslizamiento La resistencia de la roca es la propiedad que refleja su comportamiento cuando está sometida a fuerzas mecánicas externas. Depende de su composición mineralógica, de sus uniones intercristalinas y del volumen de sus poros. Estos ensayos sirven para evaluar, tanto la resistencia de los materiales que desempeñan una función estructural en los edificios, como la de aquellos que, por su ubicación, están sometidos a tensiones mecánicas, como sucede en los pavimentos
Resistencia a la compresión Finalidad: Determinar la carga máxima, por unidad de superficie, que es capaz de soportar un material cuando es sometido a una compresión simple. Utilidad: Sirve para evaluar si el material es adecuado o no en zonas que deben soportar cargas importantes (pavimentos). Valores mas usuales: En los granitos se halla entre 100-250 Mpa.
Resistencia a la flexión Finalidad: Conocer la carga máxima que puede soportar una probeta, apoyada en los extremos, hasta su rotura.
Utilidad: Informa sobre posibles problemas de fractura en la instalación del material cuando está sometido a cargas mayores que las que puede soportar, Será de interés para pavimentos y peldaños de escalera, y será indicativo de la resistencia mecánica en placas de revestimiento. Valores mas usuales: En los granitos se halla entre 10-20 Mpa.
Energía de rotura Finalidad: Comprobar la resistencia a la rotura, o índice de impacto, de un material ante el efecto de la caída de un peso vertical. Utilidad: Importante para estimar la calidad del material para su uso en pavimentos. Valores mas usuales: La energía de rotura por impacto, en un pavimento, debe ser > a 3 Jul., que representa la caída de una masa de 1 kg. desde una altura de 30 cm., lo que corresponde a una situación bastante frecuente. Valores para mesadas pueden ser menores a 25 cm., valores altos llegan a ser mayores a 150 cm.
Resistencia a la abrasión Finalidad: Representa la resistencia de la piedra al desgaste, causada por automóviles, tráfico peatonal o por arrastre de objetos sobre su superficie. A mayor resistencia, representada por una menor huella, mejor comportamiento como pavimento Utilidad: Sirve para determinar cual es la roca más adecuada en función del uso y trabajo a que será sometida Valores mas usuales: La siguiente tabla refleja las especificaciones de
la norma que deben cumplir las baldosas de piedra natural para pavimento exterior
Resistencia al deslizamiento Finalidad: Determinar cuando se constituye una superficie deslizante que inhiba la adherencia del calzado de los peatones. Utilidad: Determinar la calidad de uso de la roca para baldosas, empleadas en pavimentos exteriores e interiores. Su determinación es cada vez más importante debido a su incidencia en la seguridad de los usuarios. Valores usuales: Valores > a 35 pueden considerarse seguros, en condiciones normales de uso. Para baldosas colocadas en suelos inclinados los valores deben ser > a 40.
PULL TEST
En el presente capítulo se describen los ensayos realizados y se presentan sus resultados. Los medios utilizados han sido los disponibles en el Laboratori d'Elasticitat i
Resistència de Materials (LERMA) del Departament de Resistència de Materials i Estructures a l'Enginyeria (RMEE) en la Escola Tècnica Superior d¶Enginyeria Industrial de Barcelona (ETSEIB). Los ensayos de Pull-out sobre los modelos HB, CRR y SHR han sido realizados también paralelamente en el ICOM-Construction Métallique del Institut de Statique et Structures del Département de Génie Civil en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), en Suiza.
EL ENSAYO DE PULL-OUT 4.1.1. Descripción 4.1.
La probeta para el ensayo de Pull-out, desarrollado en el ICOM por Byron J. Daniels [2] y [37], consiste en dos pequeñas porciones de losa mixta, concretamente dos entre-nervios, encarados por la parte de la chapa. La anchura del bloque de hormigón debería ser igual a la distancia entre nervios, su longitud 300 mm y su espesor 150 mm (Figura 4-1). Sobre el conjunto se aplica un esfuerzo de cizalladura entre la chapa y el hormigón, sujetando las chapas por la parte superior y desplazando el hormigón hacia abajo, con el fin de provocar el deslizamiento entre ambos materiales. Unas placas de acero (5 mm de espesor) sirven como elemento de enlace y rigidización (Figura 4-2).
Figura
4-3
a) Probeta encofrada, lista para ser hormigonada
y montada en la máquina de tracción
b) Probeta finalizada
En el diseño original del ensayo, o método 1, se provocaba el deslizamiento del hormigón presionándolo por sus caras superiores (Figura 4-4) con un sistema basculante
de
fuerzas
independientes.
Se
miden
los
valores
de
fuerza
independientemente a ambos lados de la probeta. Esto provoca importantes diferencias de deslizamientos y, por tanto, el giro del conjunto.
La configuración utilizada finalmente consiste en compensar la tracción superior de la chapa mediante unas barras roscadas de acero embebidas en el hormigón, que sobresalen por la parte inferior de la probeta y se usan como elementos de tracción (Figura 4-5). Dicha
La maquina de arranque de pernos permite determinar la capacidad de carga o de anclaje de los pernos de roca (anclaje puntual o repartido) en un determinado macizo rocoso, mediante el ensayo del "Pull Test", esta capacidad de anclaje de un perno de roca (Rock Bolt), esta determinado por 4 aspectos importantes: Longitud del perno, diámetro del taladro, tiempo de instalación y calidad del macizo rocoso, además permite controlar el comportamiento del perno de roca durante y después de su instalación. Los equipos de Pull test son diseñados para variados tipos de ensayo en pernos Swellex, Split Set, Perno Helicoidal, Pernos cementados, etc. Aplicado en minería y obras civiles.
Los probadores de jalon ofrecen soluciones a una variedad de aplicaciones en medicion de fuerza. Los Medidores de Fuerza, Plataformas de pruebas y accesorios combinados hacen un sistema que ofrece pruebas consistentes y confiables al probar la fuerza de tiron o jalon en terminales de alambres y otros componentes. Los Medidores de fuerza digitales ofrecen seleccion de medicion en unidades, puerto de salida y una exactitud de ±0.2% de la Escala Total. Las bases motorizadas tienen un sistema que da una operacion extremadamente suave y al mismo tiempo de gran fuerza de operacion en todos los rangos de velocidad. Ventajas: ofrece una alternativa de bajo costo para probar la resistencia de la unión de las mantas, lo que aumentará la seguridad de producción.
tracción iguala deslizamientos a ambos lados de la probeta. total desarrollada por la máquina (ver crítica en el capítulo 6).
Se mide la fuerza
A continuación se muestra de forma esquemática la configuración de este ensayo, según el método 2, y una fotografía del mismo (modelo CRR).
El conjunto se halla empaquetado por un sistema de barras y resortes cuya finalidad es la de incorporar unas fuerzas laterales que reproduzcan el efecto del peso propio del hormigón.
Solidarios al bloque de hormigón y mediante barras roscadas embebidas en él, se fijan captadores de desplazamiento que miden el deslizamiento relativo entre éste y la chapa de acero. El primer ensayo llevado a cabo demostró que los deslizamientos medidos en la parte superior de la probeta eran prácticamente idénticos a los medidos en la parte inferior. En los ensayos siguientes se implementó el captador en la parte superior exclusivamente.
]
Pese a las evidentes diferencias entre el ensayo de Pull-out y la flexión de una losa real (ver Capít ul o 6, punto 6.1.1.2), el ensayo de Pull-out determina, de una forma sencilla y económica, la resistencia al deslizamiento de cualquier diseño de chapa.
Preparación de las probetas
Las fotografías siguientes muestran el proceso de elaboración de las probetas. En primer lugar se muestra el montaje de la chapa y los encofrados de madera, previo al hormigonado y vibrado de la probeta. Se aprecian las barras roscadas para la tracción inferior y para el posicionado del captador de deslizamiento en la parte superior (Figura 4-7b).
Las figuras siguientes muestran la recepción, hormigonado, vibrado, condiciones de curado del hormigón y montaje del primer ensayo.
Equipos El ensayo se realiza mediante una máquina MTS para ensayos de tracción compresión controlable mediante computador y software específico incorporado.
Máquina de ensayos MTS
Figura
4-13
El control del ensayo se realiza a partir de las entradas: F Fuerza total MTS (kN)
Despl
Desplazamiento interno MTS (mm)
d2,
Captadores de deslizamiento superior (mm)
d4,
Captadores de deslizamiento inferior (mm). Sólo
Ft1,
Captadores de fuerza lateral (kN)
El desplazamiento interno MTS máximo es de 160 mm y la capacidad de carga máxima de 250 KN. Sin embargo, se usó el de 25 KN para obtener más precisión. Captadores de desplazamiento NOVOTECHNIK modelo TR50a502, de características: Resistencia: 5 K Alimentación: 5 V DC Desplazamiento máximo: 50 mm Error linealidad: 0,15% (máximo) Error alimentación: 1 mVpp Los captadores de fuerza lateral cedidos por la EPFL, HBM modelo C2, con una capacidad de 5 kN y una señal de entrada de 2 mV/V, fueron calibrados en la ETSEIB con un ensayo específico de 1 kN de carga. Todos los captadores se conectaron a un amplificador HBM ML55.
Programa de ensayo La programación para el control del ensayo, se ha diseñado teniendo en cuenta el comportamiento fuerza desplazamiento típico en estos ensayos: a z r e u F
El control de avance del ensayo se realiza por desplazamiento, mediante el captador interno de la máquina MTS. El ensayo se realiza en tres fases: Medida de la fuerza de máxima adherencia inicial F u,1 donde se produce el primer deslizamiento. La fuerza cae bruscamente. La velocidad de avance es de 0,1 mm/min hasta un desplazamiento absoluto de 2,5 mm. 2. Medida de la fuerza de máxima resistencia del ensayo F u,2 . En este tramo la velocidad de avance es de 0,4 mm/min hasta un desplazamiento absoluto total de 10 mm. 3. En el último tramo la fuerza decae gradualmente. La velocidad de avance se establece en 0,8 mm/min hasta un desplazamiento absoluto final de 20 mm. 1.
La adquisición de datos se efectúa por incremento de tiempo, cada 0,1 s en la primera fase y cada 0,5 s en las fases 2ª y 3ª. Se ha calculado la tensión tangencial t u,1 de adherencia química, dividiendo la carga de inicio de deslizamiento F u,1, o carga de rotura de la adherencia química, por la superficie de contacto real entre acero y hormigón, que, de forma simplificada se toma:
S = longitud probeta (300mm) x [anchura hormigón + 2 x altura nervios] En cambio, para obtener una magnitud de resistencia última representativa de la losa, y no de la probeta, afectamos la fuerza última F u,2 por la anchura de los nervios, dividiendo la mitad de dicha fuerza por la superficie entre-ejes proyectada, obteniendo así el valor de t * u,2.
S* = longitud probeta (300mm) x distancia entre-ejes A continuación se muestran las características de los ensayos realizados y los resultados obtenidos en forma de tablas resumen y gráficos de evolución de la carga. En estos gráficos, la fuerza F (kN) es la carga total efectuada por la máquina en relación al deslizamiento medio medido por los dos captadores de desplazamiento ubicados en la cara superior de la probeta d =(d2+d3)/2.
PT-DPS Pull Tester Carga Max: 220 lbs
Probador de Jalon Manual Carga Max: 220 lbs
Probador de Jalon Horizontal Carga Max: 220 lbs
Probador Motorizado Carga Max: 110 lbs
Probador de Jalon de Fibra Optica No-destructivo Carga Max : 220 lbs
