FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS ESCUELA DE …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/43483/1/BMAT- GENE... · 2019. 9. 20. · que se lo dedico a mi madre la Sra. Yesenia

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

“ANÁLISIS DE RESISTENCIA DE COLUMNAS DE HORMIGÓN

ARMADO MEDIANTE MÉTODO NO DESTRUCTIVO, PARA LA

AMPLIACIÓN DEL EDIFICIO MINISTERIO DE NIÑOS TIERRA

PROMETIDA”.

AUTOR: CEDEÑO MOREIRA RICHARD DAVID

COELLO SANCHEZ CARLOS GREGORIO

TUTOR: ARQ. KERLY FUN SANG ROBINSON

GUAYAQUIL, ABRIL 2019

DEDICATORIA

Carlos Gregorio Coello Sánchez

Mi esfuerzo depositado en la tesis se la dedico a Dios, a mis padres,

a mis hermanos, a mi novia y a mis tíos. Esta tesis es un logro más

que se lo dedico a mi madre la Sra. Yesenia Sánchez Sacón, que

es una mujer admirable y luchadora y es el motivo de mi vida, no

va a haber manera de devolver tanto amor, paciencia y esfuerzo

que me has brindado en cada momento de mi vida. Le dedico A mi

padre el Sr. Carlos Coello Pico quien mientras estuvo en vida me

impulso mediante sus consejos a seguir adelante y llenarme de

fuerzas para alcanzar las metas que me proponga en la vida. Le

dedico a mis tíos la Sra. Mary Sánchez y al Sr, Tito Ortiz, por

apoyarme en todo momento y ser muy buenas personas conmigo

en los momentos que los eh necesitado.

iii

AGRADECIMIENTO

Carlos Gregorio Coello Sánchez

Gracias a Dios por la familia por la vida que me ha brindado; gracias por

haberme dado sabiduría y entendimiento de los momentos y situaciones que

se me han puesto difíciles en el transcurso de mi carrera universitaria.

A mi amada madre Sra. Yesenia Sánchez Sacón por el amor y apoyo

incondicional en el trayecto de mi carrera universitaria y en toda mi vida,

además de ser un ejemplo de superación, alegría, constancia y humildad.

A mi amado padre Sr. Carlos Coello Pico que siempre me motivo dándome

consejos de superación, inculcándome los valores como el respeto,

responsabilidad y ética.

A mi novia Jamilexy pino que a pesar de todo siempre está conmigo

brindándome apoyo, amor y alegrías, en las buenas y en las malas etapas

de mi vida.

A mis hermanos por estar siempre conmigo brindándome su apoyo

incondicional.

A mis tíos la Sra. Mary Sánchez y al Sr, Tito Ortiz, que cumplen un rol muy

importante en mi vida porque me brindaron la facilidad y comodidad para que

me pueda superar y poder culminar esta etapa de mi vida.

Gracias al Tutora Arq. Kerly Fun Sang Robinson por su ayuda y motivación

en la realización de este proyecto.

iv

DEDICATORIA

Richard Cedeño Moreira

A Dios por haberme dado la vida y proveerme en cada momento

de muchas bendiciones inmerecidas quien en su amor y

misericordia me los otorga; a mi madre Bella Moreira por su

bondad, confianza y amor incondicional quien me alienta en todo

momento, le dedico a mi padre Pedro Cedeño quien mientras

estuvo en vida fue el pilar fundamental en nuestro hogar y por

quien empiezo a tener amor en esta mi amada y ansiada carrera

en la cual se crea y se construyen nuevos proyectos, le dedico a

mi esposa Irene Macas por estar siempre a mi lado en tiempos

buenos y tiempos malos y quien con la bendición de Dios me

supieron dar el mejor regalo que he podido recibir mi pequeña

hija Dania Cedeño a quien amo con todo mi corazón.

v

AGRADECIMIENTO

Richard Cedeño Moreira

Principalmente agradezco a Papá Dios por haberme provisto de salud,

bendiciones y fuerzas durante todo este periodo académico ya que sin Él no lo

hubiese logrado, por diversas situaciones que sucedieron durante todo el

proceso universitario.

Gracias a los docentes quienes con gran paciencia y humildad supieron

impartirme sus conocimientos para formar una persona de bien para mi hogar y

para la comunidad en general, al usar los conocimientos adquiridos por ellos

poderlos usar para ayudar a otras personas que los necesiten.

Gracias a mi madre Bella Aurestina Moreira Majado quien siempre me alentó y

creyó en mí, animándome en cada momento adverso de la vida, hasta llegar y

cumplir la meta, mi padre Pedro Simón Cedeño Mieles quien desde lo natural

no pudo presenciar este gran momento en mi vida, pero en su descanso está

presente, gracias a mis padres quienes fueron y serán siempre pilares

fundamentales en mi vida.

Gracias a mi esposa Martha Irene Macas Gualoto quien durante los últimos

semestres de mi carrera pudo convertirse en aquella mujer sabia quien edifica

su hogar con su amor y paciencia fue de gran bendición en mi vida, mi hija Dania

Mahelet Cedeño Macas el regalo más grande y hermoso que Dios me ha dado,

por quien me levanto cada día con esfuerzo buscando la prosperidad de poderle

dar lo mejor para su futuro.

A nuestra Tutora Arq. Kerly Fun Sang Robinson por su amabilidad al ofrecer la

oportunidad de acudir y brindarnos sin condición sus conocimientos y

experiencia profesional en un marco de confianza.

.

Abigail Bustos

vi

DECLARACIÓN EXPRESA

Articulo XI.- del Reglamento Interno de graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil

La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este trabajo de

Titulación corresponden exclusivamente al autor y al patrimonio intelectual de la

Universidad de Guayaquil.

Cedeño Moreira Richard David

C.I. N. º 0924997786

Coello Sánchez Carlos Gregorio

C.I. N.º 0940584196

ix

TRUBUNAL DE GRADUACIÓN

Ing. Gustavo Ramírez Aguirre M. Sc.

DECANO

Ing. Ángela Villa Ríos, M. Sc.

Vocal 1

Arq. Kerly Fun sang Robinson M. Sc.

TUTOR

Ing. María Vargas Saltos, M. Sc.

Vocal 2

x

RESUMEN

El proyecto “ANÁLISIS DE RESISTENCIA DE COLUMNAS DE HORMIGÓN

ARMADO MEDIANTE MÉTODO NO DESTRUCTIVO, PARA LA AMPLIACIÓN DEL

EDIFICIO MINISTERIO DE NIÑOS TIERRA PROMETIDA”, toma en consideración las

dosificaciones indicadas para elaborar el hormigón con sus respectivas resistencias,

así como las diversas patologías que afectan a los elementos estructurales

conformados de hormigón armado.

El trabajo de tesis aporta de forma explícita, el modo de cómo poder realizar el

ensayo no destructivo en las columnas de una edificación progresiva, es decir, una

obra civil susceptible de ser expandido con el tiempo. Los ensayos para este proyecto

tienen el soporte de las Normas Ecuatorianas de la Construcción (NEC) y American

Concrete Institute (ACI) la cual permite la emisión de criterios bajo principios técnicos.

Se realiza el análisis en situ de 23 columnas del proyecto “Edificio Ministerio de

Niños Tierra Prometida” cuya edificación estuvo paralizada por un tiempo aproximado

de 12 años por no contar con los recursos económicos necesarios para terminar la

obra desde su construcción inicial; Dentro del análisis mencionado se aplicarán

cálculos estadísticos a los valores obtenidos por lo rebotes del esclerómetro, dichos

valores fueron efectuados a cada una de las 23 columnas para obtener un promedio

de resistencia y luego ser comparados con las ecuaciones de las normas NEC y ACI.

Se verificará que la resistencia de las columnas será mayor al esfuerzo transmitido

por las cargas que estas deberán soportar.

PALABRAS CLAVE: Edificación Progresiva – Durabilidad – Resistencia – Ensayo no

destructivo – Esclerómetro.

xi

ABSTRACT

The project "ANALYSIS OF RESISTANCE OF COLUMNS OF REINFORCED

CONCRETE BY NON-DESTRUCTIVE METHOD, FOR THE PROGRESSING

BUILDING “MINISTERIO DE NIÑOS TIERRA PROMETIDA EN LA PARROQUIA

TARQUI CIUDAD DE GUAYAQUIL"”. It takes into consideration the dosages indicated

to make the concrete with its respective resistances, as well as the various pathologies

that affect the structural elements made of reinforced concrete.

The different types of destructive and non-destructive tests are used to evaluate the

structural elements, to verify their compressive strength for which it was designed, and

to be sure that they comply satisfactorily.

The thesis provides a way of how to perform the non-destructive essay in the

columns of a progressive building, which is a structure susceptible of being expanded

over the time. The Ecuadorian Construction Standards (NEC) and the American

Concrete Institute (ACI) support the trials for this project, which allow the issuance of

criteria under technical principles.

The project evaluates 23 columns on site of the project “Edificio Ministerio de Niños

Tierra Prometida” whose construction stopped for around 12 years because of

economic,limitations.Within the mentioned analysis statisticalcalculations will be appli

ed to the valuesobtained by the rebounds of thesclerometer, these values were made

toeach one of the 23 columns to obtain anaverage of resistance and then becompar

ed with the equations of the normsNEC and ACI.

t shall be verified that the strength of thecolumns will be greater than the stresstrans

mitted by the loads thatthey will have to bear.

KEYWORD: Progressive Building - Durability - Resistance - Non-destructive test -

Sclerometer.

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xii

ÍNDICE GENERAL

DEDICATORIA ............................................................................................................ ii

AGRADECIMIENTO ................................................................................................... iii

DEDICATORIA ........................................................................................................... iv

AGRADECIMIENTO .................................................................................................... v

DECLARACIÓN EXPRESA ........................................................................................ vi

TRUBUNAL DE GRADUACIÓN ................................................................................. ix

RESUMEN ................................................................................................................... x

ABSTRACT ................................................................................................................ xi

Capitulo I

PROBLEMA

1.1 Introducción ........................................................................................................... 1

1.2 Generalidades ....................................................................................................... 2

1.2.1 Planteamiento del problema. .......................................................................... 2

1.2.2 Formulación y sistematización. ....................................................................... 3

1.2.3 Objetivos de la investigación. ......................................................................... 3

1.2.4 Justificación. ................................................................................................... 4

1.2.5 Delimitación. ................................................................................................... 4

1.3 Hipótesis o premisas de investigación y su operacionalización ............................. 4

xiii

Capitulo II

MARCO REFERENCIAL

2.1 Antecedentes de la investigación .......................................................................... 5

2.2 Marco Teórico ........................................................................................................ 7

2.2.1 Edificaciones Progresivas............................................................................... 7

2.2.2 El hormigón en obras civiles. .......................................................................... 8

2.2.3 Avance histórico del hormigón........................................................................ 8

2.2.4 Durabilidad del hormigón. ............................................................................. 11

2.2.5 Parámetros de dosificación del hormigón. .................................................... 13

2.2.6 Resistencia del hormigón en la estructura. ................................................... 14

2.2.7 Método destructivo. ...................................................................................... 16

2.2.8 Métodos no destructivos. .............................................................................. 21

2.3 Marco Conceptual................................................................................................ 23

2.3.1 El diseño estructural. .................................................................................... 23

2.3.2 Análisis estructural. ...................................................................................... 23

2.3.3 Columnas. .................................................................................................... 23

2.3.4 Hormigón. ..................................................................................................... 24

2.3.5 hormigón armado. ........................................................................................ 24

2.3.6 Propiedades mecánicas del hormigón armado............................................. 25

2.3.7 Hormigón normal. ......................................................................................... 25

2.3.8 Hormigón liviano. .......................................................................................... 26

2.3.9 Ensayos destructivos. ................................................................................... 26

2.3.10 Ensayos No Destructivos. ......................................................................... 26

2.3.11 Ensayo con Esclerómetro. ........................................................................ 26

2.4 Marco legal .......................................................................................................... 27

xiv

Capitulo III

METODOLOGIA

3.1 Introducción ......................................................................................................... 28

3.2 Visita e inspección de las columnas a ensayar en situ ........................................ 28

3.3 Ensayo a la estructura y obtención de datos ....................................................... 29

3.4 Utilización del esclerómetro ................................................................................. 30

3.4.1 Descripción del ensayo esclerométrico. ....................................................... 30

3.4.2 Generalidades del esclerómetro o Durómetro. ............................................. 31

3.4.3 Pasos para ensayo con esclerómetro. ......................................................... 32

3.4.4 Ensayo en campo. ........................................................................................ 34

3.4.5 Resultados de ensayo en campo. ................................................................ 34

3.5 Determinación de resistencia máxima en columnas ............................................ 40

Capitulo IV

ANALISIS Y EVALUACION DE RESISTENCIA DE COLUMNAS

4.1 Introducción ......................................................................................................... 46

4.2 Inspección y Diagnostico del centro cristiano ministerio de niños ....................... 47

4.2.1 Datos generales de la edificación. ................................................................ 47

4.2.2 Reconocimiento visual de columnas en sitio. ............................................... 48

4.3 Ensayo No destructivo esclerométrico en columnas de centro cristiano

ministerio de niños ............................................................................................... 49

4.3.1 Ensayo con esclerómetro. ............................................................................ 49

4.3.2 Resultados-Ensayo Esclerómetro. ............................................................... 78

4.4 Verificación y comprobación con las normas ....................................................... 80

4.4.1 Norma Ecuatoriana de la Construcción. ....................................................... 80

4.4.2 Normas del ACI. ........................................................................................... 82

xv

4.4.3 Análisis y Comprobación de resultados con Programa SAP 2000. .............. 84

Capitulo V

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones ............................................................................................................ 98

Recomendaciones ..................................................................................................... 99

BIBLIOGRAFIA

ANEXOS

xvi

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1: Columnas de 12 años derrumbadas y movidas a 1 m de su posición inicial. ................. 2

Ilustración 2: Ubicación Centro Cristiano de Guayaquil. ..................................................................... 6

Ilustración 3: Clasificación de los agresivos y sus efectos. ............................................................... 12

Ilustración 4: Factores que determinan la agresividad. .................................................................... 12

Ilustración 5: Moldes de acero ......................................................................................................... 16

Ilustración 6: Almacenamiento del concreto bajo agua saturada con cal .......................................... 18

Ilustración 7: Refrentado de cilindro de concreto (mortero de azufre y almohadillas de neoprene). .. 20

Ilustración 8: Ensayo de Resistencia a la compresión del hormigón................................................. 20

Ilustración 9: Inspección y desarrollo de Ensayo esclerómetrico. ..................................................... 28

Ilustración 10: Vacíos entre agregados gruesos. Fuente: (Galvis, 2014) ......................................... 29

Ilustración 11: Hormigón poroso. ..................................................................................................... 30

Ilustración 12: Valores de índice de rebote según su grado de inclinación. ...................................... 31

Ilustración 13: Martillo de prueba de hormigón. ............................................................................... 32

Ilustración 14: Yunque de Calibración. ............................................................................................ 34

Ilustración 15: Curvas de la Resistencia del Hormigón por medio del esclerómetro. ........................ 36

Ilustración 16: Curva de resistencia del hormigón inclinación α=0°. ................................................. 37

Ilustración 17: Curva de resistencia a compresión de columna. ....................................................... 40

Ilustración 18: parámetros de bloque de esfuerzo de concreto. ....................................................... 40

Ilustración 19: Ensayo de rotura de hormigón -Probeta ................................................................... 43

Ilustración 20: Centro Cristiano de Guayaquil, Ministerio de Niños Tierra Prometida ........................ 46

Ilustración 21: Ubicación de lote Ministerio de Niños TP. ................................................................. 47

Ilustración 22Reconocimiento visual de columnas del proyecto Edificio TP. ..................................... 48

Ilustración 23: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-A1 ............... 55






file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161992file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161992file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161995file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161995file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161997file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161997file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161998file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4161998file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162000file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162000file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162004file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162004

xvii




Ilustración 32: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-B1 ............... 64




Ilustración 36: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-C1 ............... 68









Ilustración 45: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-C10 ............. 77

Ilustración 46: Resumen de Resistencias a compresión por cada Columna de Edificio TP ............... 79

Ilustración 47: Porcentaje (%) de columnas de Edificio TP Aprobadas según norma ACI ................. 84

Ilustración 48: Áreas tributarias en Columnas de Edificio TP. .......................................................... 85

xviii

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Dosificación del Hormigón TMA 20 mm, para 1 m3 ................................................ 13

Tabla 2: Dosificación del hormigón TMA 40 mm, para 1 m3 ................................................ 13

Tabla 3: Diferencias entre Tipos de Vibradores (Interno y Externo) ..................................... 17

Tabla 4: Tipo de compactación en cilindros ......................................................................... 17

Tabla 5: Descripción del esclerómetro digital. ...................................................................... 22

Tabla 6: Formas para determinar la dureza. ........................................................................ 22

Tabla 7: Datos de Columna ................................................................................................. 34

Tabla 8: Datos de impactos. ................................................................................................ 35

Tabla 9: Datos ordenados de menor a mayor. ..................................................................... 35

Tabla 10: Calculo de la Mediana. ......................................................................................... 35

Tabla 11: Determinación de resistencia de columna. ........................................................... 37

Tabla 12: Aplicación de la Media. ........................................................................................ 38

Tabla 13: Determinación de resistencia a compresión. MEDIA ............................................ 38

Tabla 14: Determinación de resistencia de cada una de las lecturas. MEDIA. ..................... 39

Tabla 15: Transformación de índice R. a F'C. ...................................................................... 39

Tabla 16: Resumen de resistencia a compresión de columna. ........................................... 39

Tabla 17: Valores de β1 para la distribución ........................................................................ 41

Tabla 18: Datos de columnas ensayadas en Edifcio TP ...................................................... 42

Tabla 19: Datos de columna de Edificio TP ......................................................................... 49

Tabla 20: Calculo de la media del valor de los rebotes. ....................................................... 49

Tabla 21: Resultados de la media ± 6 .................................................................................. 50

Tabla 22: Calculo de la mediana. ......................................................................................... 51

Tabla 23: Resultados de la mediana ± 6 .............................................................................. 52

Tabla 24: Transformación de indice R. a F`C de Edificio TP ................................................ 52

Tabla 25: Determinación de resistencia de cada una de las lecturas. MEDIA de Edificio TP

............................................................................................................................................. 53

file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162108file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162108file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162109file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162109file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162110file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162110file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162111file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162111file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162112file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162112file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162113file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162113file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162114file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162114file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162115file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162115file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162116file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162116file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162118file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162118file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162119file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162119file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162121file:///C:/Users/GEORGE/Downloads/Tesis%20Final%20Cedeño%20-%20Coello..docx%23_Toc4162121

xix

Tabla 26: Resumen de resistencia a compresión de columnas de Edificio TP. .................... 53

Tabla 27: Gráfico de Resumen de resistencias F`C de Edificio TP. ..................................... 54

Tabla 28: Curva de resistencia a compresión de columnas de Edificio TP ........................... 54

Tabla 29: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-A1.......... 55









Tabla 38: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-B1.......... 64




Tabla 42: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-C1 ......... 68









Tabla 51: Ministerio de Niños-extensión centro cristiano- ensayo esclerómetro C-C10 ....... 77

Tabla 52: Tabla de Resultados- Ensayo Esclerómetro del Edificio TP ................................. 79

Tabla 53: Resultado de Ensayo Esclerómetro - Aprobación de resultados mediante

xx

normativa ............................................................................................................................. 81

Tabla 54: Centro Cristiano Ministerio de niños % de Columnas aprobadas ......................... 82

Tabla 55: Tabla de resultados Según la norma del ACI-Carga máxima de compresión en

columnas .............................................................................................................................. 83

Tabla 56: Centro Cristiano Ministerio de niños % de Columnas aprobadas por ACI ............ 83

Tabla 57: Cuadro de área Tributaria por columna. ............................................................... 86

Tabla 58: Calculo de Carga Puntual de vigas en columnas de Edificio TP. .......................... 92

Tabla 59: Cuadro de cálculo de cargas a soportar por las columnas. .................................. 93

1

CAPITULO I

PROBLEMA

1.1 Introducción

Existen Proyectos de Ingeniería Civil de hormigón armado que no son construidos

en su totalidad por falta de recursos económicos, pudiendo generar problemas al

retomar su construcción debido a la exposición a distintas patologías como son

humedad, temperatura, sismos, entre otros; Estas afectan a la capacidad de servicio

de la estructura o elementos estructurales, la cual conllevan a realizar ensayos no

destructivos para verificar si cumple con la resistencia para la cual fue diseñada y de

esta manera seguir con el proceso constructivo sin problema alguno.

Recordando también que el 16 de abril del 2016, el Ecuador experimento un sismo

con magnitud de 7,8 Mw el cual tuvo como epicentro la provincia de Manabí, llegando

a sentirse con gran fuerza en la ciudad de Guayaquil, derrumbando puente y

edificaciones; Todas estas patologías afectan de gran manera a los elementos

estructurales restándole su capacidad con la cual fue diseñada.

Por esta situación realizaremos los ensayos no destructivos (END) ensayo de

esclerómetro en los elementos verticales “columna” que serán analizadas, levantando

la información necesaria en campo, con el resultado obtenido y verificando que

cumplen con los parámetros vigentes en las normas ecuatorianas de la construcción,

daremos las conclusiones y recomendaciones necesarias para que el proyecto

continúe con su realización óptima.

2

1.2 Generalidades

1.2.1 Planteamiento del problema.

Existen Proyectos de Ingeniería Civil de hormigón armado que no son construidos

en su totalidad debido a distintas situaciones como cambio de propietario, obtención

de permisos, falta de recursos económicos, entre otras; Pudiendo generar problemas

al retomar su construcción debido a la exposición a distintas patologías como son

humedad, temperatura, sismos entre otros; Estas afectan a la capacidad de servicio

de la estructura o elementos estructurales con que fue diseñada, retomando la

construcción de la obra la cual conllevan a realizar ensayos no destructivos “ensayo

de esclerómetro” para verificar si cumple con su resistencia de diseño, basándonos

en la norma Ecuatoriana de la Construcción y de esta manera seguir con el proceso

constructivo sin problema alguno.

Ilustración 1: Columnas de 12 años derrumbadas y movidas a 1 m de su posición inicial.

Elaborado: Richard Cedeño & Carlos Coello

3

1.2.2 Formulación y sistematización.

El presente trabajo de investigación estará enfocado en analizar y determinar

tablas, programas y hojas de cálculo que se utilizarán para evaluación de resistencia

de las columnas ubicadas en el edificio Ministerio de Niños Tierra Prometida en la

parroquia Tarqui en la ciudad de Guayaquil, cuyo edificio está conformado por planta

baja, 3 plantas altas y su respectiva cubierta teniendo elementos estructurales como

columnas, vigas cargadoras, viguetas prefabricadas y vigas doble T prefabricadas; se

procederá a calcular el peso de dichos elementos y posteriormente se verificará que

las columnas posean la resistencia requerida para soportar dicha carga; utilizaremos

las normas NEC-15 y ACI 318, para verificar que las 23 columnas analizadas cumplan

satisfactoriamente con la resistencia para la cual fue diseñada.

1.2.3 Objetivos de la investigación.

1.2.3.1 Objetivo general.

Analizar la resistencia de las columnas de hormigón armado en el proyecto de

ampliación “Ministerio de niños Tierra Prometida”, ubicado en la ciudad de Guayaquil,

por medio del método no destructivo.

1.2.3.2 Objetivos específicos.

- Analizar los elementos de hormigón armado, estructuras verticales mediante

pruebas esclerómetricas.

- Realizar un diagnóstico de la resistencia de las columnas mediante la ecuación

que determina la capacidad máxima según la norma ACI 318 y las curvas de la

resistencia del hormigón.

- Verificar si los elementos construidos cumplen con los parámetros vigentes en las

normas NEC-15 y ACI 318.

4

1.2.4 Justificación.

Es sumamente importante realizar este tipo de ensayo no destructivo debido a la

exposición que presentan los elementos estructurales a distintas patologías como son

humedad, temperatura, sismos, entre otros. De esta forma poder dar mayor seguridad

al proyecto edificio Ministerio de Niños Tierra Prometida ubicado en la parroquia Tarqui

de la ciudad de Guayaquil a través del análisis realizado utilizando equipos avanzado

en su tecnología y métodos de evaluación para poder comparar las especificaciones

técnicas del diseño con los parámetros establecidos en las normas NEC-15 y ACI 318.

1.2.5 Delimitación.

En Ecuador es de gran importancia y obligatoriedad en todo proyecto de

construcción realizar métodos destructivos y no destructivos de muestras de

hormigón, mismos resultaos que nos servirá para poder tener la seguridad de que el

agregado cumpla con los parámetros con el cual fue diseñado su resistencia para el

soporte de cargas.

1.3 Hipótesis o premisas de investigación y su operacionalización

La metodología a utilizar en nuestro proyecto de titulación será establecer las

características del hormigón con sus respectivos agregados, trataremos sobre las

patologías externas que existen por las cuales pueden hacer perder la resistencia con

la que fue diseñada; así como los procesos para realizar el ensayo del esclerómetro

en los elementos verticales “columna” que serán analizadas, levantando la

información necesaria en campo, verificando que cumplan las normativas. Con el

resultado obtenido daremos las conclusiones y recomendaciones necesarias para que

el proyecto continúe con su realización óptima.

5

CAPITULO II

MARCO REFERENCIAL

2.1 Antecedentes de la investigación

El edificio Ministerio de Niños Tierra Prometida ubicado en la parroquia Tarqui de

la ciudad de Guayaquil empezó su construcción en el año 2.005 dejando inconclusa

la construcción del edificio por factores de índole económico ya que este edificio es

una aplicación de la Iglesia Centro Cristiano de Guayaquil la cual se maneja a través

de proyectos, prestamos, donaciones nacionales y extranjeras, entre otros, para

impartir dentro y fuera de sus edificaciones enseñanzas de sana doctrina de carácter

cristianas evangélicas. Al no contar con los recursos necesarios la obra estuvo

paralizada aproximadamente por 12 años hasta su reactivación de construcción,

habiendo pasado en todo ese tiempo por factores patológicos adversos a la

construcción como lluvias, temperaturas altas de calor, el sismo experimentado el 16

de abril de 2016 con magnitud de 7,8 en la escala de Richter cuyo epicentro se registró

en cantón Pedernales de la provincia de Manabí, y muchos otros factores que reduce

la capacidad de servicio de las columnas expuestas. El edificio estará conformado por

planta baja y 3 planta altas, dentro del diseño general del edificio las columnas

soportarán cargas muertas como vigas cargadoras, vigas doble T, viguetas, losa,

paredes, cubierta metálica y equipos varios; también cargas vivas como personas y

equipos de movilidad.

Se realizó modificaciones de diseño en el edificio, derrumbando 3 columnas con

antigüedad de 12 años y se las construyo desplazándolas 1 metro más de distancia

de la cual se encontraba ubicada, el diseño del hormigón fue de F´C= 280 kg/cm2 con

revenimiento de 13 cm, mismo diseño que hasta en la actualidad se solicita a la

6

compañía Hormigones Hércules quien por medio de concurso de precios fue el

ganador en la provisión de este material, y es nuestro proveedor de hormigón para la

elaboración de distintos elementos estructurales como escaleras, vigas cargadoras,

losas, columnas.

Dentro de los ensayos destructivos a la compresión de muestras tomadas

actualmente de los elementos de hormigón han dado resultados satisfactorios a los

28 días de su toma, la empresa que nos realiza estos ensayos de rotura de cilindro es

Laboratorios de suelos Ingesuelos.

Los datos sobre la resistencia de las columnas a analizar no se encuentran

archivadas por el hecho de tener más de 12 años en que se les realizo el ensayo a la

compresión, dado aquello es el tema de nuestra investigación.

Ilustración 2: Ubicación Centro Cristiano de Guayaquil.


7

Se realizará un análisis profundo de ensayo esclerométrico y análisis de las cargas

del edificio para determinar que las columnas están actas para soportar aquellas

cargas.

• Levantamiento de información necesaria en campo, realizando tomas de

puntos en cada columna del edificio Tierra Prometida.

• Se realizarán los cálculos correspondientes de los rebotes, sacando un

promedio de las lecturas obtenidas.

• Se analizará en la hoja de cálculo esclerométrico, los promedios de las lecturas,

donde señala resistencia con unidades kg/cm2 y Mpa vs. lectura en

esclerómetro, basados en las curvas según los grados en la que se haya

colocado el dispositivo.

• Se realizará los cálculos correspondientes para obtener el peso total de todos

los elementos que soportará las columnas analizadas.

• Por último, se elaborará un informe con los resultados obtenidos en nuestra

investigación.

2.2 Marco Teórico

2.2.1 Edificaciones Progresivas.

La progresividad resulta ser una opción que favorece a las construcciones de

viviendas, edificios y otros proyectos dentro de la ingeniería civil ya que nos permite

reducir la inversión con la cual iniciamos el proyecto, de esta forma ser mejorada y

poderla completar en el tiempo que requiera el dueño de la obra según las

necesidades económicas dentro del capital con el que cuente para poder cubrir en su

totalidad la inversión del proyecto.

Siendo Ecuador un país en vía de desarrollo esta modalidad o métodos de

construcciones progresivas es viable ya que permite según los recursos con lo que se

8

cuente en el presupuesto ir avanzando en el proyecto propuesto. El proceso

progresivo es inseparable a la función del vivir.

2.2.2 El hormigón en obras civiles.

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Astudillo & Jara, 2014), piensan que:

“Desde el origen de las obras civiles año 1848 este agregado se ha venido utilizando

en diversos proyectos convirtiéndose en uno de los materiales más importante y

necesario dentro de la construcción mundial. Pero debemos tomar en cuenta que las

estructuras de hormigón pueden estar expuestas a diversas patologías como pueden

ser temperaturas altas, lluvias, vientos, sismos, etc. Por lo cual es necesario realizar

estudios de estos proyectos de hormigón para tener la seguridad que las estructuras

se encuentran en óptimas condiciones, caso contrario proceder a medidas preventivas

o de reparación.”

2.2.3 Avance histórico del hormigón.

(Barreto & Ganzhi, 2018) (Como se citó en Monjo, 2005), cuando menciono que:

“El descubrimiento de los romanos dio un gran paso a nivel mundial al realizar la

mezcla de cal con ceniza volcánica conformando el cemento de puzolana.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (Como se citó en Astudillo, Astudillo, & Jara, 2014).

redacta que “Durante el Imperio Romano el hormigón logro convertirse en uno de los

mejores inventos de aquel siglo cosa que no volvió ocurrir hasta el siglo XIX, por lo

que fueron mejorando cada vez más en la habilidad de la fabricación del cemento en

los procesos constructivos en conjunto por la facilidad de la fabricación al tener cerca

arena volcánica con las propiedades cementicias, fabricando la preparación de

morteros. Las propiedades mecánicas y físicas que presentaban estos morteros son

equivalente a la resistencia de los cementos utilizados dentro de la construcción de

estructuras de gran proporción, que al transcurrir el tiempo siguen permaneciendo

9

obras civiles como por ejemplo El Coliseo Romano y Panteón de Agripa. Cabe

recordar que mientras duro el imperio romano descubrió que la puzolana tenía mejores

características hidráulicas en comparación con otros agregados como lo es la cal gris

por sus combinaciones químicas de óxido de calcio con silicato de aluminio. Edgar

Adrián Barreto Paredes y Rubén Darío Ganzhi Fajardo (como se citó en Astudillo,

Astudillo, & Jara, 2014) piensa que el descubrimiento de este tipo de mortero fue quien

abrió paso a la ingeniería civil, denominándolo el hormigón moderno, convirtiéndose

en uno de los mejores descubrimientos para la humanidad.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Monjo, 2005). Describe que “En

Inglaterra en 1756 se dio por primera vez la utilidad de las materias primas del

cemento, descubriendo que las calizas tenían dentro de sí importantes fragmentos de

arcilla proporcionando la obtención de morteros con mejores características. Pudiendo

expresar que Vicat fue el primer padre del cemento, quien propuso en el año de 1817

el método de fabricación el cual se sigue utilizando hasta nuestra actualidad.

Mezclando agregados como calizas y arcillas con dosis proporcionadamente útiles y

a su vez ambas molidas en conjunto.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Loja, 2015). describe que “El cemento

porland, fue dada a conocer por primera vez con ese nombre por Joseph Aspdin

patentado en el año de 1824, quien da este nombre por el gran parecido en sus

características y coloración a la piedra natural Portland. En 1845 aparecen los

primeros elementos estructurales combinando estructuras de acero con el hormigón y

dando como nombre a lo que hasta en la actualidad conocemos como hormigón

armado.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Loja, 2015) hace referencia que “El

primer puente de hormigón armado que fue construido en 1875 en el país de Francia

10

teniendo una longitud de 16,5 m, dando este acontecimiento como el inicio de la

utilización de este material en diversas obras civiles, pero realmente tomo un gran

impulso el utilizar este material en 1890.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Monjo, 2005). Nos describe que “Los

alemanes Johann Bauschinger y Bach en 1894 y 1895 realizan diversos ensayos en

el cual incluían probetas de hormigón con piezas dotadas de armadura, introduciendo

el significado de cuantías metálicas, obteniendo deformaciones conjuntas.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (Como se citó en Monjo, 2005) nos menciona que “En

1910 la enseñanza del hormigón armado es agregada como aprendizaje en la escuela

de Ingenieros de Caminos de Madrid.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (Como se citó en Astudillo, Astudillo, & Jara, 2014) nos

da a conocer que “En 1933 se empiezan a utilizar el hormigón pretensado, empezando

con la fabricación de los primeros postes eléctricos.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (como se citó en Loja, 2015) hace referencia sobre que

“En la década de los 50 del siglo XIX, se utiliza conscientemente el hormigón armado

en obras civiles, ya que con anterioridad al hormigón armado se lo utilizaban

intuitivamente, apareciendo desde ese instante los primeros estudios respectivos

sobre la fabricación y composición del hormigón armado.”

(Barreto & Ganzhi, 2018) (Como se citó en Loja, 2015) nos da a conocer que “Desde

mediados del siglo XX hasta la actualidad en la que vivimos, las investigaciones sobre

el hormigón armado utilizado en proyectos de obras civiles y arquitectónicas se ha

generado exitosamente con gran velocidad teniendo como resultado el poder utilizar

diferentes aditivos en la fabricación del hormigón ya sea para mejorar su resistencia o

acelerando su fraguado.”

11

2.2.4 Durabilidad del hormigón.

La durabilidad del hormigón se refiere a la capacidad que tenga para cumplir la vida

útil con el cual fue diseñado, soportando patologías físicas y químicas en el cual está

expuesto.

Para poder diseñar una columna que sea duradera se debe de realizar un buen

procedimiento en la elaboración del hormigón desde la granulometría de sus

agregados que pasa por los tamices respectivos dependiendo del diseño, la dotación

de A/C debe ser la cantidad necesaria para tener un revenimiento conforme al diseño,

la compactación por medio de vibradores mecánicos y por último un buen curado al

momento de haber fraguado en su totalidad. (Escorihuela & Fernandez Peña, 1976)

La degradación del hormigón puede estar incitada por diversas series de factores

que intervienen en su durabilidad de diseño. En el cuadro 1 damos a conocer la

clasificación de los agresivos y efectos, de O. Valenta. De todo lo enmarcado,

podemos concluir la importancia de conocer el entorno en el que se va a realizar el

proyecto, y así mismo es de gran importancia realizar estudios preliminares antes de

empezar con la construcción de la obra, tales como investigaciones geofísicas (sobre

todo en obras de ingeniería de cierta envergadura), que permitan conocer qué tipo de

terreno es y de esta forma saber los problemas de durabilidad que puedan

presentarse, para luego aplicar la solución en el terreno estudiado si solamente basta

con una buena protección adicional, o es obligatorio agregar al hormigón cementos

especiales. (Escorihuela & Fernandez Peña, 1976)

12

Ilustración 3: Clasificación de los agresivos y sus efectos.

Fuente: Escorihuela & Fernandez Peña. (1976)

Ilustración 4: Factores que determinan la agresividad.

Fuente: Escorihuela & Fernandez Peña. (1976)

13

2.2.5 Parámetros de dosificación del hormigón.

(Barreto & Ganzhi, 2018) Afirma: “Para obtener un hormigón con la resistencia y

durabilidad que cumpla el diseño se debe de añadir la dosificación adecuada, la

siguiente tabla nos hace énfasis a la resistencia requerida y el tamaño máximo de

agregados que se debe de utilizar”.

Tabla 1: Dosificación del Hormigón TMA 20 mm, para 1 m3

Fuente: Rivero. (2008)

Tabla 2: Dosificación del hormigón TMA 40 mm, para 1 m3

Fuente: Rivero. (2008)

14

2.2.6 Resistencia del hormigón en la estructura.

En este caso las estructuras de hormigón son diseñadas para soportar diversas

cargas vivas y cargas muertas según durante su periodo de construcción y de servicio,

tomando muestras de hormigón en la construcción de cada obra civil para de esta

forma verificar que cumpla con la resistencia que fue diseñada siguiendo los procesos

establecidos por las normas ASTM quien indica que se toma en moldes con forma

cilíndrica, muestras que posteriormente serán curadas a temperaturas entre 60 a 80

°F que es equivalente entre 17 a 27 °C, en tiempo de 1 día para luego ser sumergidos

en agua cubriéndolo en su totalidad, hasta que cumplan el periodo que está

especificado para conocer su porcentaje de resistencia a la compresión normalmente

a un tiempo entre 7 a 28 días. (ASTM STP 169 , 1996-2019)

La resistencia que obtengamos del hormigón en la estructura no será la misma

resistencia que hayamos obtenido en el ensayo de compresión realizado en

laboratorio, cual hace referencia los principios de diseño estructural y el código ACI

318 en los cuales enmarca un buen vaciado, compactado y curado, asegurando un

buen porcentaje de la resistencia potencial en la estructura. Requisitos del Código de

Construcción para Concreto Estructural. (ACI 318SUS-14, 2015)

Aun en este caso y, repetimos, esto no suele darse con la debida frecuencia, así es

mencionado por el Dr. Química Industrial J. M. Tobio (TOBIO, 1968), cuando señala

que: “el método no ofrece tal seguridad como para poder afirmar que la obra está

garantizada contra cualquier fallo. Aunque parezca extraño, el conocimiento de las

relaciones entre la resistencia del hormigón acabado y la de las probetas, que es de

fundamental importancia para dicha seguridad, no es todavía suficientemente

profundo y exacto para fines prácticos.”

15

El proyecto de las estructuras de hormigón armado se realiza, hasta la actualidad,

sobre la base de las tensiones permisibles. Así es como lo señala el profesor Arthur

H. Nilson: “Debe suponerse que estas tensiones han estado consideradas de acuerdo

con la práctica que las relaciona con el comportamiento de las estructuras en

condiciones de servicio. En la determinación de las tensiones permisibles hay varios

factores de seguridad que deben ser tomados en cuenta, al menos de una forma

cualitativa: el efecto de la dispersión en la resistencia, tal como se muestra en el

ensayo con probetas; el efecto de la diferencia entre el valor límite de la tensión en el

hormigón a rotura y la resistencia del propio hormigón, establecidas de acuerdo con

las especificaciones standard; la influencia de los defectos de colocada en sitio; etc.

Todo esto nos da a conocer que se necesita emplear sistemas para poder determinar

la resistencia que las estructuras en su actualidad poseen. En la cavidad del Comité

Europeo del Hormigón (C.E.B.) se están realizando investigaciones para proyectos

que involucran estructuras de hormigón armado basado en la carga límite. En la

aplicación de tales métodos, que toman en cuenta la capacidad de carga actual de la

estructura, es fundamental conocer la resistencia a rotura del hormigón en la misma.

Principalmente, este es el caso más directo que está relacionado con elementos

estructurales como: muros, pilares, columnas, vigas entre otros, en los cuales la

resistencia a rotura del hormigón es el factor primario que determina la capacidad

portante o para soportar las cargas de los elementos mencionados.” (Arthur, 2001)

Métodos de ensayo, la técnica solamente dispone de tres métodos para poder

conocer la resistencia que posee el hormigón en su actualidad en una obra: Método

destructivo y Métodos no destructivos.

16

2.2.7 Método destructivo.

2.2.7.1 Ensayo de resistencia a la compresión.

Ilustración 5: Moldes de acero


Este ensayo que es utilizado para conocer la resistencia a la compresión del

hormigón, es como lo indica el Ing. Gerardo A. Rivera L. “Está determinado en las

normas NTC 550 y 673. Se emplean moldes con forma cilíndrica con medidas de 15

cm de diámetro por 30 cm de longitud. Para cada tiempo de rotura se debe ensayar

como mínimo 2 cilindros y se realiza un porcentaje al valor total de diseño según la

edad que sea ensayado. Se deben colocar aceite en las paredes del molde antes de

verter las muestras a ensayar; posteriormente al llenar se debe obtener una buena

compactación, la cual se puede realizarse con varilla (método apasionado) esto si el

asentamiento es menor a 2,5 cm, para asentamientos con rango entre 2,5 a 2,7 cm

puede utilizarse varilla o vibrador preferiblemente es el método que se utiliza en obra.

La varilla que se utiliza para compactar debe ser de material de acero estructural,

lisa, 16 mm de diámetro y una longitud de 600 mm aproximadamente con una punta

redondeada” (A., inforcivilonline, 2015).

Los vibradores pueden ser internos o externos y deben cumplir con las siguientes

características.

17

Tabla 3: Diferencias entre Tipos de Vibradores (Interno y Externo)


Tabla 4: Tipo de compactación en cilindros


Los cilindros se llenan con la muestra de hormigón en capas de volumen equitativa

según el método de compactación seleccionado.

Así como el Ing. Gerardo A. Rivera L. nos manifiesta en otra parte de su libro lo

siguiente: “En el método apasionado cada una de las capas se debe de compactar

con 25 golpes, los cuales se deben de distribuir uniformemente en toda la sección

transversal del molde. La capa del fondo debe compactarse en toda su profundidad,

al compactar las capas superiores e intermedia la varilla no debe penetrar la primera

capa que ya se realizó los golpes y de la misma forma no puede pasar la hincada entre

la capa superior e intermedia, al momento de retirar la varilla y observamos que

Tipo de

vibrador

Tipo de

ejes

Diámetro

exterior

Frecuencia Longitud

min.

Interno Rígido o

flexible

19 mm ≤ 38

mm

≥ 7000 rpm 400 mm

Externo Mesa o

plancha

Molde

ajustado

≥ 3600 rpm 330 mm ≤

420 mm

Tipo de

compactación

Numero de capas

Varillado 3 capas

Vibrado 2 capas

18

quedan huecos estos deben ser cerrados al golpear suavemente las paredes externas

del molde cilíndrico.” (A., inforcivilonline, 2015)

De la misma manera el mismo autor nos indica en otra parte de su misma

publicación que: “La vibración se debe transmitir en el tiempo adecuado para que la

compactación sea exitosa, ya que un exceso de vibrado puede causar segregación.

Los moldes con el hormigón deben permanecer durante las primeras 16 horas como

mínimo y 24 horas como máximo en un lugar que posea una superficie rígida, libre de

vibración u otras perturbaciones. Los cilindros se deben almacenar en condiciones

que tengan temperaturas entre 16 °C y 27 °C y se prevenga la perdida de humedad

de estos. Los cilindros para verificar diseño o para realizar control de calidad se deben

remover de los moldes después de las 24 horas de haber tomado la muestra y ser

sumergido en condiciones húmedas tales que siempre se mantenga agua libre en

todas sus superficies, a temperatura permanente de 23 a 25 °C hasta realizar el

ensayo de rotura. Los cilindros no deben estar expuestos a goteras o corrientes de

agua, si se desea almacenamiento bajo agua esta debe estar saturado de cal.” (A.,

inforcivilonline, 2015)

Ilustración 6: Almacenamiento del concreto bajo agua saturada con cal

Fuente: inforcivilonline. (2015)

19

El Ing. Gerardo A. Rivera L. también da a conocer que: “Los cilindros que se toman

para conocer el tiempo mínimo de desencofrado, el tiempo para dar al servicio a una

estructura o para hacer el control de curado en las obras, se deben almacenar dentro

o sobre la estructura, tan cerca como sea posible al sitio donde se esté usando el

hormigón y deben obtener el mismo cuidado que la dada a las partes de la estructura

que representan y los moldes deben removerse simultáneamente con el retiro de los

encofrados no portantes. Para el ensayo de compresión los cilindros deben ser

sumergidos en agua por 24 horas inmediatamente antes de la rotura para certificar

una condición uniforme de humedad. Los cilindros se deben ensayar a la edad

especificada por el calculista, aunque se recomienda probar parejas de cilindros antes

y después de la edad definida con el fin de establecer como ha sido el progreso de

resistencia.

Antes de probar los cilindros se debe verificar que sus bases sean planas, las bases

de los cilindros que no sean planas dentro de 0,005 mm deben refrentarse. El

refrentado se puede hacer con mortero de azufre o yeso de acuerdo con la norma

NTC 504. Los cilindros deben ensayarse tan pronto como sea posible, en estado

húmedo; se colocan en la máquina de ensayo de rotura a la compresión y se aplica

carga a una velocidad constante (1,4 a 3,5 kg/cm2/s) hasta que el cilindro falle.” (A.,

inforcivilonline, 2015)

20

Ilustración 7: Refrentado de cilindro de concreto (mortero de azufre y almohadillas de neoprene).

Fuente: Inforcivilonline. (2015)

Ilustración 8: Ensayo de Resistencia a la compresión del hormigón

Fuente: Inforcivilonline. (2015)

Adicional al valor de la resistencia a la compresión se debe reportar el número de

identificación o referencia del cilindro, su edad, tipo de fractura y defectos tanto del

cilindro como del refrentado.

21

2.2.8 Métodos no destructivos.

2.2.8.1 Descripción de instrumentos de medición para ensayos no

destructivos.

Estos ensayos son cada vez más utilizados para realizar evaluación al hormigón,

la detección de fisuras y de laminación, existen variedad de métodos no destructivos,

cada uno para estimar, comparar y comprobar características específicas de los

materiales de los elementos estructurales del cual está conformado. (Czarnecki, L.,

2003)

Los ensayos no destructivos utilizados mayormente en los proyectos son:

• Ensayo esclerométrico

• Ensayo ultrasónico

• Ensayo químico – visual fenolftaleína

2.2.8.2 Ensayo esclerométrico.

En la antigüedad las personas que se dedicaban a la construcción golpeaban con

un mazo metálico una superficie formado con hormigón para de esta forma poder

conocer su estado y dureza, según la intensidad del sonido, así como la experiencia

del operador, así se determinaba si el hormigón colocado era o no apropiado para el

proyecto designado. (Barreto & Ganzhi, 2018)

Uno de los aparatos que ha tenido mayor aceptación practica es el desarrollado en

suiza n 1950 por el Dr. Emst Schmidt y que recibe el nombre de esclerómetro conocido

también como martillo de rebote o de impacto, el cual es el resultado del

perfeccionamiento de este antiguo sistema. (Barreto & Ganzhi, 2018)

Este ensayo mide la dureza superficial del hormigón a partir del rebote de una masa

incidente después de impactar contra la superficie de estudio.

22

2.2.8.3 Descripción del esclerómetro digital.

Tabla 5: Descripción del esclerómetro digital.

# DESCRIPCION

1 Gran exactitud de medición gracias al codificador óptico.

2 Medición inherente independiente de la dirección del impacto.

3 Curvas de conversión para una amplia gama de resistencias bajas (

23

2.3 Marco Conceptual

2.3.1 El diseño estructural.

Una estructura puede concebirse como un sistema, es decir, como un conjunto de

partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una función

dada. La función puede ser: salvar un claro, como en los puentes; encerrar un espacio,

como sucede en los distintos tipos de edificios, o contener un empuje, como en los

muros de contención, tanques o silos. La estructura debe cumplir la función a la que

está destinada con un grado razonable de seguridad y de manera que tenga un

comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio. Además, deben

satisfacerse otros requisitos, tales como mantener el costo dentro de límites

económicos y satisfacer determinadas exigencias estéticas. (González Cuevas &

Fernández-Villegas, 2005)

2.3.2 Análisis estructural.

El análisis estructural, es decir, la determinación de las fuerzas internas en los

elementos de la estructura, implica un conocimiento de las acciones que actúan sobre

la misma y de las dimensiones de dichos elementos. Estos datos son imprecisos

cuando se inicia el diseño, ya que sólo se conocen en forma aproximada las

dimensiones que tendrán los elementos. Éstas influyen tanto en el valor del peso

propio como en el comportamiento estructural del conjunto. (González Cuevas &

Fernández-Villegas, 2005)

2.3.3 Columnas.

Las columnas de concreto reforzado se denominan columnas con estribos o

zunchadas (con espirales), dependiendo del método usado para apuntalar

lateralmente o sujetar en su lugar a las varillas. Si la columna tiene una serie de

estribos cerrados, se denomina columna con estribos. Tales estribos son muy

24

efectivos para aumentar la resistencia de la columna. Impiden que las varillas

longitudinales se desplacen durante la construcción y resisten la tendencia de las

mismas varillas a pandearse hacia afuera bajo la carga, lo que causaría que el

recubrimiento exterior de concreto se quiebre o se desconche. Generalmente, las

columnas con estribos son cuadradas o rectangulares, pero pueden ser octagonales,

redondas, con forma de L, etcétera. ( Jack C. McCormac & Russell H. Brown, 2011)

Las columnas cuadradas y rectangulares son las más usadas por la simplicidad de

su cimbra. Algunas veces, sin embargo, cuando se usan en espacios abiertos, las

columnas circulares son muy atractivas. La cimbra para las columnas redondas suele

hacerse con tubos de cartón o de plástico que se desprenden y desechan una vez que

el concreto ha fraguado. ( Jack C. McCormac & Russell H. Brown, 2011)

2.3.4 Hormigón.

El hormigón es una mezcla de arena, grava, roca triturada, u otros agregados

unidos en una masa rocosa por medio de una pasta de cemento y agua. En ocasiones,

uno o más aditivos se agregan para cambiar ciertas características del concreto, tales

como la ductilidad, durabilidad y tiempo de fraguado. Al igual que la mayoría de los

materiales pétreos, el concreto tiene una alta resistencia a la compresión y una muy

baja resistencia a la tensión. ( Jack C. McCormac & Russell H. Brown, 2011)

2.3.5 Hormigón armado.

El hormigón armado es una combinación de concreto y acero en la que el refuerzo

de acero proporciona la resistencia a la tensión de que carece el concreto. El acero

de refuerzo es también capaz de resistir fuerzas de compresión y se usa en columnas,

así como en otros miembros estructurales. ( Jack C. McCormac & Russell H. Brown,

2011)

25

2.3.6 Propiedades mecánicas del hormigón armado.

2.3.6.1 Resistencia a la compresión.

Esfuerzo máximo que puede soportar un material bajo una carga de aplastamiento.

La resistencia a la compresión de un material que falla debido a la rotura de una

fractura se puede definir, en límites bastante ajustados, como una propiedad

independiente. Sin embargo, la resistencia a la compresión de los materiales que no

se rompen en la compresión, se define como la cantidad de esfuerzo necesario para

deformar el material una cantidad arbitraria. La resistencia a la compresión se calcula

dividiendo la carga máxima por el área transversal original de una probeta en un

ensayo de compresión. (INSTRON, 2018)

2.3.6.1.1 Resistencia a la fluencia.

Esfuerzo máximo necesario para provocar una cantidad especificada de fluencia

en un período especificado. También se utiliza para describir la tensión máxima que

se puede generar en un material a temperatura constante bajo la cual la velocidad de

fluencia disminuye con el tiempo. Sinónimo de límite de fluencia. (INSTRON, 2018)

2.3.7 Hormigón normal.

El concreto o concreto convencional, normalmente usado en pavimentos, edificios

y otras estructuras, tiene un peso específico (densidad, peso volumétrico, masa

unitaria) que varía de 2200 hasta 2400 kg/m³ (137 hasta 150 libras/piés3). La densidad

del concreto varía dependiendo de la cantidad y la densidad del agregado, la cantidad

de aire atrapado (ocluido) o intencionalmente incluido y las cantidades de agua y

cemento. Por otro lado, el tamaño máximo del agregado influye en las cantidades de

agua y cemento. Al reducirse la cantidad de pasta (aumentándose la cantidad de

agregado), se aumenta la densidad. En el diseño del concreto armado (reforzado), el

peso unitario de la combinación del concreto con la armadura normalmente se

26

considera 2400 kg/m³ (150 lb/ft³). (Wikipedia, Concreto, 2019)

2.3.8 Hormigón liviano.

Se designa convencionalmente como hormigones livianos a aquellos que producen

una densidad que fluctúa entre los 1440 Kg/m3 y 1840 Kg/m3, ya que los normales

presentan una densidad normal de 2400 Kg/m3. Por su tipo de aplicación el hormigón

liviano se clasifica en hormigón de relleno, hormigón aislante y hormigón estructural o

de alto desempeño. (Valdez Guzmán, Súarez Alcívar, & Proaño Cadena)

2.3.9 Ensayos destructivos.

Los ensayos destructivos son aquellos que provocan mediante el incremento de

una carga axial la rotura del espécimen o probeta de ensayo. Lo cual permite conocer

la resistencia a compresión f’c (kg/cm²) de los especímenes cilíndricos de concretos

moldeados en laboratorio o en campo obtenidos por medio de la extracción de

núcleos. (ASTM C39,INTE 06-02-01, 1996 - 2019)

2.3.10 Ensayos No Destructivos.

Se denomina ensayo no destructivo (también llamado END, o en inglés NDT de no

destructive testing) a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere

de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales.

Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes

métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos

tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas

subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un

daño considerable a la muestra examinada. (Wikipedia, Wikipedia, 2018)

2.3.11 Ensayo con Esclerómetro.

Esta prueba está basada en el principio de que el rebote de una masa elástica,

también depende de la dureza de la superficie sobre la que golpea la masa. En la

27

prueba de martillo de rebote, una masa impulsada por un resorte tiene una cantidad

fija de energía que se le imprime al extender el resorte hasta una determinada

posición; esto se logra presionando el embolo contra la superficie del concreto que

quiere probar. Al liderarlo, la masa de rebote rebota del embolo que aún está en

contacto con el concreto y la distancia recorrida por la masa, expresada como

porcentaje de la extensión inicial del resorte, es lo que se llama número de rebote y

es señalado por un indicador que corre sobre una escala graduada. El número de

rebote es una medida arbitraria, ya que depende de la energía almacenada en el

resorte y del volumen de la masa. (ASTM C 805, 1997)

2.4 Marco legal

American Society for Testing and Materials ASTM

Norma ASTM C805, procedimiento martillo schmidt (esclerómetro)

Norma Técnica Colombia NTC

Norma NTC 3692, procedimiento martillo schmidt (esclerómetro)

American Concrete Institute ACI

ACI 228.1R Métodos en sitio para determinar la resistencia del hormigón

Norma Ecuatoriana de la Construcción NEC 2015

NEC 2015, NEC-SE-HM: Estructuras de Hormigón Armado

Normas que deben cumplir los materiales de construcción

Reglamento Técnico Ecuatoriano (RTE INEN)

La Norma Técnica Ecuatoriana (NTE INEN)

28

Capítulo III

METODOLOGÍA

3.1 Introducción

En este presente capítulo, se expresa de manera detallada el proceso adecuado

del manejo del ensayo esclerométrico el cual se caracteriza por ser uno de los

principales ensayos No destructivos que nos permite analizar los elementos

estructurales de modo que no afecte a los elementos de la estructura, obteniendo de

tal ensayo datos que nos proporcionan de manera rápida un confiable diagnóstico de

las condiciones en que se encuentran los elementos analizados de hormigón armado,

las cuales fueron destinadas para el desarrollo del ensayo esclerométrico, en el

edificio ministerio de niños situado en la ciudad de Guayaquil.

3.2 Visita e inspección de las columnas a ensayar en situ

Ilustración 9: Inspección y desarrollo de Ensayo esclerométrico.


29

3.3 Ensayo a la estructura y obtención de datos

Las estructuras de hormigón cuando no brindan mayor contenido técnico del diseño

del proyecto, se proceden a la elaboración de ensayos con el fin de obtener datos del

cual está compuesto este elemento estructural, entre los cuales se destaca la

resistencia del mismo.

Las muestras a ensayar por el método esclerométrico y de acuerdo a la norma NEC

deben tener un grosor mínimo de 100 mm (4 pulg.) y debe ser fijo dentro de la

estructura, para especímenes más pequeños deben ser apoyados rígidamente, no se

permite el ensayar muestras que contengan vacíos entre los agregados gruesos, alta

porosidad o rugosidades, estos factores disminuyen la resistencia (f’c) de los

elementos estructurales de hormigón armado, lo cual antes de realizar la prueba se

requiere preparar la muestra (ASTM C 805, 1997).

Ilustración 10: Vacíos entre agregados gruesos.

Fuente: Galvis. (2014)

30

Ilustración 11: Hormigón poroso.

Fuente: vosslosh19. (2016)

3.4 Utilización del esclerómetro

El esclerómetro es un aparato mecánico preciso que nos permite obtener

información relevante de las condiciones existentes en los elementos estructurales,

ya que mide la resistencia a compresión del hormigón y para efectuar la verificación

no destructiva de la calidad de los elementos de hormigón endurecido, el manejo del

aparato es muy sencillo y no es muy laborioso de emplearlo. esto permite analizar

varios elementos estructurales en un solo d�

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FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS ESCUELA DE …repositorio.ug.edu.ec/bitstream/redug/43483/1/BMAT- GENE... · 2019. 9. 20. · que se lo dedico a mi madre la Sra. Yesenia