Manual de Prácticas de Laboratorio de Resistencia de Materiales del IT Putumayo, Guías, Proyectos, Investigaciones de Materiales y Sistemas Constructivos

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MANUAL DE PRÁCTICAS DE

LABORATORIO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL PUTUMAYO

LABORATORIOS DE CIENCIAS BASICA Y ESPECIALIZADAS

MOCOA-PUTUMAYO

RESISTENCIA

DE MATERIALES

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS PREFACIO El presente manual recopila una serie de prácticas de laboratorio que sirven de apoyo al contenido del programa orientado en la asignatura de Resistencia de Materiales. De esta forma los estudiantes desarrollaran la competencia practica enlazados con los conocimientos teóricos adquiridos en el curso; además de generar la habilidad del manejo de los equipos que ofrece el laboratorio. Cada guía ha sido elaborada y revisada para que esté acorde con la teoría desarrollada durante el semestre. Por esta razón, en cada una de ellas se incluye: una introducción que es la base teórica; los objetivos, a través del cual el estudiante descubre el propósito primordial de la experiencia a realizar; los materiales y equipos con sus respectivos nombres y formulas a emplear. Para el desarrollo de cada guía es de gran importancia tener en cuenta los conocimientos previos que se deben investigar para que los estudiantes logren contextualizarse con la práctica, el procedimiento experimental paso a paso, metodología de cálculos y lo que debe contener el informe final

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS GUÍA DE LABORATORIO N° 1 (^) Ensayo De Slump. UNIDAD DE FORMACIÓN Resistencia de Materiales Versión: OBJETIVOS.  Determinar una mezcla de concreto utilizando los agregados en la combinación observada  Conocer y realizar un diseño de mezcla para la elaboración de asentamiento o slump  Diseñar una mezcla con el fin de que a los 28 días, el concreto presente una resistencia mayor  Aplicar y cumplir con las especificaciones de un diseño de mezcla de concreto. MARCO TEÓRICO. ENSAYO DE SLUMP. Para caracterizar el comportamiento del concreto fresco, emplearemos el ensayo de asiento llamado también revenimiento o SLUMP, este ensayo consiste en consolidar una muestra de concreto fresco en un molde tronco cónico midiendo el asiento del pistón luego de desmoldar, este comportamiento de la prueba indica su consistencia a la capacidad para adaptarse al encofrado o molde manteniéndose homogéneo con un mínimo de varios. El slump test sirve para conocer la “consistencia” del concreto”, es decir, su capacidad para adaptarse con facilidad al encofrado que lo va a contener con un mínimo de vacíos. Este ensayo fue ideado por el investigador norteamericano Abrams. Consiste básicamente en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla - pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón, en la forma señalada. De esta manera, la medida del asentamiento permite determinar principalmente la fluidez y la forma de derrumbamiento para apreciar la consistencia del concreto. Dada su simplicidad de ejecución, el ensayo de consistencia del concreto se ha generalizado como medición de la trabajabilidad del concreto. CONO DE ABRAMS:

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS El Cono de Abrams es un molde troncocónico, con una asa y la plancha de sujeción. El cono de Abrams es el ensayo que se realiza al hormigón en su estado fresco, para medir su consistencia ("fluidez" del hormigón) el cual consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla pisón. Se distinguen 3 tipos de asientos característicos del pastón al retirar el molde:

1. Normal obtenido con mesclas bien dosificadas y un adecuado contenido de agua. El concreto no sufre grandes deformaciones ni hay separación de elementos.
2. De Corte obtenido cuando hay exceso de agua y la pasta que cubre los agregados pierde su poder de aglutinar. Puede que no se observe gran asentamiento, pero si se puede observar corte en la muestra.
3. Fluido cuando la mescla se desmorona completamente. Para diferentes estructuras y condiciones de colocación del concreto hay diferentes asentamientos apropiados:
4. Para losa y pavimentos compactados manualmente con varilla el asentamiento debe ser de 50 - 100mm. (2” a 4”).
5. Para secciones muy reforzadas y donde la colocación del concreto sea difícil, un asentamiento de 100 150 mm. (4” a 6”) es el adecuado.

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS d) Agregados. e) Cucharon f) Bandeja Reactivos a) Agua PROCEDIMIENTO. Obtener una muestra al azar, sin tener en cuenta la aparente calidad del concreto. Según la norma se debe obtener una muestra por cada 120 m3 de concreto producido ó 500 m2 de superficie llenada y en todo caso no menos de una al día. Particularmente se ha llegado a sacar muestras con más regularidad si la importancia del elemento estructural lo amerita. La muestra no debe ser menor de30 lt y el concreto muestreado no debe tener más de 1 hora de preparado. Entre la obtención de la muestra y el término de la prueba no deben pasar más de 10 minutos. Colocar el molde limpio y humedecido con agua sobre una superficie plana y humedecida, pisando las aletas. Verter una capa de concreto hasta un tercio del volumen (67 mm de altura) y apisonar con la varilla lisa uniformemente, contando 25 golpes.

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS Verter una segunda capa de concreto (155 mm de altura) y nuevamente apisonar con la varilla lisa uniformemente, contando 25 golpes. Los golpes en esta capa deben llegar hasta la capa anterior. Verter una tercera capa (en exceso) y repetir el procedimiento, siempre teniendo cuidado en que los golpes lleguen a la capa anterior. Como es usual, les faltará un poco de concreto al final, así es que tendrán que rellenar el faltante y enrasar el molde con la varilla lisa. Desde el inicio del procedimiento, hasta este punto no deben de haber pasado más de 2 minutos. Es permitido dar un pequeño golpe al molde con la varilla para que se produzca la separación del pastón. Ahora pasamos a retirar el molde con mucho cuidado (no debería hacerse en menos de 5 segundos), lo colocamos invertido al lado del pastón, y colocamos la varilla sobre éste para poder determinar la diferencia entre la altura del molde y la altura media de la cara libre del cono deformado.

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS GUÍA DE LABORATORIO N° 2 (^) Determinación del peso unitario y % de vacíos en el concreto UNIDAD DE FORMACIÓN Resistencia de Materiales Versión: OBJETIVOS. Determinar el peso unitario y el porcentaje de vacíos del concreto. MARCO TEÓRICO. En este ensayo se describe un método para obtener el peso unitario del concreto recién mezclado y se dan fórmulas para calcular el rendimiento, el volumen de concreto producido por unidad de volumen de cemento, el factor de cemento y el porcentaje de vacíos en el concreto. MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS:

 Balanza sensible a 0.1 de libra.

 Varilla (punta de bala), para apisonar el hormigón de 5/8” de diámetro y 60cms., de longitud.

 Moldes cilíndricos de medio pie cúbico y de un pie cúbico

 Agua

 Mezcla de concreto

PROCEDIMIENTO. Capacidad en pies cúbicos Diámetro interior en pulg. Altura en pulgadas Espesor del metal (Us Gage) Diámetro nominal max. de las partículas de agregado grueso

½ 10.00 10.00 No. 10 a No.

Hasta 2”

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1 14.00 11.23 No. 10 a No.

Mayor de 2”

Como se puede ver, la capacidad del molde que se usa depende del tamaño máximo de las partículas de agregado grueso que se empleen en el ensayo. La capacidad exacta de los moldes y su calibración, se obtienen llenándolos con agua y pesándolos y luego dividiendo este peso de agua por la gravedad específica de la misma, teniendo en cuenta la temperatura.

b. La muestra

La muestra debe ser de concreto recién mezclado.

c. Procedimiento

1) Una tercera parte del molde se llena con concreto, se apisona uniformemente con 25 golpes de varilla si se

usa el molde de medio pie cúbico, o con 50 golpes si se usa el molde de un pie cúbico. También se golpea de 10 a 15 veces en la superficie exterior del molde con el fin de eliminar las burbujas de aire.

2) Se coloca una segunda y una tercera capa del mismo espesor, las cuales se apisonan de la misma manera

indicada anteriormente. La última capa se enrasa con el borde del molde.

3) Se pesa el molde junto con el material así compactado con una aproximación de 0.1 de lb.

d. Cálculos

1) Peso Unitario

El peso neto del concreto se obtiene restando el peso del molde del peso total, luego se multiplica este peso neto expresado en libras por el inverso del volumen, el molde obteniendo la calibración expresado en pies cúbicos y el resultado de este producto es el peso unitario (Libras x pie cúbico).

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FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS GUÍA DE LABORATORIO N° 3 (^) Preparación y curado de espécimen en el terreno para los ensayos de compresión y flexión. UNIDAD DE FORMACIÓN Resistencia de Materiales Versión: OBJETIVOS. Elaborar cilindros de concreto en campo para su posterior prueba a la compresión MARCO TEÓRICO. A continuación, se describe cómo se preparan y curan los especímenes en el terreno para los ensayos de compresión y de flexión. Los especímenes que se preparan en el terreno tienen dos finalidades: La verificación de la resistencia del hormigón para la cual se diseñó y la determinación del número de días al cabo de los cuales se puede dar a servicio la estructura. MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS:  Moldes de especímenes para los ensayos de compresión (6” de diámetro por 12” de altura), y de flexión.  Varilla (punta de bala), para apisonar la muestra de 5/8” de diámetro y 60cms. de longitud  Mezcla de concreto tomada en campo PROCEDIMIENTO. El concreto se deposita en el molde, en tres capas, aplicando 25 varillasos con la varilla punta de bala en tres capas, distribuidas uniformemente en la sección en planta del molde. Las muestras se toman del concreto que va a ser usado en la obra, teniendo cuidado de que tales muestras sean representativas. Después de aplicar los varillasos a la última capa y antes de enrazar, se golpea con la varilla punta de bala de 5 a a10 veces en dos costados opuestos del molde. a. Curado de especímenes para el ensayo de compresión

 Durante las primeras 24 horas los especímenes se deben guardar en una caja de madera, la cual debe

conservarse a una temperatura que puede variar entre 16º C y 27º C.

 Los especímenes que se fabriquen con el fin de verificar la resistencia del hormigón usado en la obra, se

deberán sacar de los moldes al cabo de 24 horas y almacenar en un sitio húmedo en donde la superficie de los especímenes esté constantemente expuesta a la humedad. La temperatura debe permanecer entre 18º C y 24º C.

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 Los especímenes que se fabriquen con el fin de determinar cuándo se puede dar servicio a una estructura,

se sacan de los moldes al cabo de 24 horas y se colocan tan cerca al sitio de donde se obtuvo la muestra, como sea posible. Los especímenes se deben curar empleando los mismos moldes que se usan para curar el concreto en sitio. Los especímenes que van a ser ensayados al cabo de 28 días, no se deben enviar al laboratorio sino siete días antes de ser ensayados b. Curado de especímenes para el ensayo de flexión

 Los especímenes que se fabriquen con el fin de verificar la resistencia del concreto usado en la obra, se

dejan en los moldes 24 horas, durante las cuales deben permanecer cubiertos por una lona doble húmeda. Al cabo de las 24 horas, se sacan de los moldes y se almacenan en un sitio húmedo como se indica en el parágrafo d. 2) anterior.

 Los especímenes que se fabriquen con el fin de determinar cuándo se puede dar servicio a una estructura,

se dejan en los moldes 24 horas, al cabo de las cuales se sacan y se curan empleando los mismos métodos que se usan para curar el hormigón en sitio. CONTENIDO DEL INFORME.  Título  Autores  Resumen  Palabras Claves  Parte experimental  Resultado y análisis  Conclusiones  Referencias Bibliográficas  Anexos

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS espécimen falle.

 Anotar la carga máxima aplicada, lo mismo que el tipo de fractura del cilindro.

CÁLCULO La resistencia a la compresión se obtiene dividiendo la carga máxima aplicada por el área del cilindro, calculada con el diámetro obtenido antes de aplicar la carga, para ello es de gran importancia elaborar una hoja de Excel donde se relaciones CARGA KN RESISTENCIA Mpa PROMEDIO^ % NOMINAL OBTENI DA Mpa/Cm²^ RESISTENCIA CONTENIDO DEL INFORME.  Título  Autores  Resumen  Palabras Claves  Parte experimental  Resultado y análisis  Conclusiones  Referencias Bibliográficas  Anexos

FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS BÁSICAS FORMATO PROCEDIMIENTOS DE LABORATORIOS GUÍA DE LABORATORIO N° 5. Máquina De Los Ángeles (Desgaste) UNIDAD DE FORMACIÓN: Resistencia de Materiales VERSIÓN OBJETIVO. Determinar la resistencia al desgaste de agregados naturales o triturados, empleando la máquina de Los Ángeles consecuencia de la acción combinada de la abrasión, machaqueo e impacto. MARCO TEÓRICO. La Máquina de Abrasión Los Ángeles está usada para la determinación de resistencia de agregados a fragmentación. La máquina viene con una unidad de control electrónico y un tambor de acero enchapado con un diámetro interno de 711 mm y longitud interna de 508 mm. El tambor rota a una velocidad de 31-33 r.p.m. El estante interno que viene con la máquina cumple con los estándares ASTM, AASHTO, y EN. La máquina viene con un contador automático, cuando completa las giras (vueltas) predeterminadas, la máquina para automáticamente. El tambor tiene un dispositivo de seguridad que permite que el operador pueda asegurar con candado el tambor para fácilmente cargar/descargar la muestra. Una charola de acero viene con la máquina para fácil descarga del espécimen y las esferas para abrasión. El modelo estándar puede venir con un gabinete de seguridad para amortiguar/reducir el ruido. El gabinete está cubierto internamente con material para amortiguar el ruido, cumpliendo con las directivas CE. El gabinete tiene que estar ordenado con la máquina de abrasión los ángeles si está requerido porque la unidad de control electrónico tiene que estar instalada en el gabinete de seguridad en el tiempo de la fabricación. El gabinete viene con un dispositivo de seguridad electrónico que para la máquina automáticamente y para la rotación del tambor cuando la puerta está abierta, cumpliendo con las directivas CE. Esferas de Acero y tamices de 1.6 mm, 10mm, 11.2mm (ó 12.5mm) y 14 mm, cumpliendo con el estándar EN. Esferas de Acero, tamiz de 1.7 mm (No. 12) y otros tamices que se cambia dependiendo del tamaño del grano según las estándares ASTM y AASHTO, se debe ordenar por separado. MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS a) Máquina de desgaste de Los Ángeles. b) Balanza con capacidad de 20 Kg con apreciación de 1 g. c) Tamices para agregado grueso. d) Carga abrasiva o esferas metálicas de fundición o de acero.