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Pruebas de concreto endurecido en tensión

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Hormigón armado tiene mayor fuerza que el hormigón no armado porque el acero en la sección reforzada puede utilizarse para llevar a grandes fuerzas de tracción, como se demostrará en este laboratorio.

Concreto puede soportar tensiones muy grandes bajo fuerzas de compresión uniaxiales. Sin embargo, los fracasos observados no son compresivos en la naturaleza pero fallas a lo largo de planos de corte donde se producen fuerzas de tracción máxima. Este tipo repentino de fracaso es aceptable en aplicaciones estructurales y más concreto es reforzado con acero para aumentar su resistencia y ductilidad.

En aplicaciones prácticas, se agregan barras en forma de jaula de acero para cruzar los planos potenciales de falla a la tracción. Refuerzo de acero sirve para limitar la formación de la grieta y grieta anchos, aumentando la vida de la estructura. Sales de deshielo y otros productos químicos están impedidos de penetrar y a la corrosión del acero de refuerzo. Se mantiene la rigidez de los miembros estructurales y deflexiones a largo plazo se reducen y se mejora el aspecto estético de las estructuras de hormigón.

En este video, llevamos a cabo pruebas para determinar la resistencia del concreto a la tracción y comparar reforzado con hormigón no armado.

En concreto, una capa muy delgada y débil entre el mortero y el agregado, llamado la zona de transición interfacial, resulta en muy baja resistencia a la tracción. Porque el diseño de los hormigones comunes es impulsado por la necesidad de maximizar el contenido de agregados y minimizar el volumen de mortero, la separación de partículas es muy pequeña, con hasta un 40% del volumen del mortero formado por el material más débil del ITZ. El agua local, más grande, proporción de cemento durante la mezcla y endurecimiento en la zona de interfase, se traduce en más débil estructura cristalina en el ITZ. Esta condición, juntada con la concentración de tensiones alrededor de las partículas agregadas irregulares, conduce a un crecimiento de grieta preferencial en esta área.

Para probar las propiedades de resistencia a la tracción del hormigón, un método conocido como la prueba del cilindro de split es de uso frecuente. Una fuerza de compresión se aplica dando por resultado una tensión uniforme, horizontal, en lugares lejos de la carga aplicada.

Una correlación se considera típicamente entre las fuerzas de tracción y compresión, aunque típicos coeficientes de variación de estas relaciones son altos. Otro método utilizado es una configuración de prueba de flexión de cuatro puntos. En esta prueba, la fibra superior es en la compresión y la parte inferior, en tensión. Cuando se alcanza la resistencia a la tracción en la parte inferior, forma un crack causando fracaso inmediato.

Se observa una correlación similar de fuerzas de tracción y compresión para esta prueba. Resultados de la prueba de la viga en las predicciones de la capacidad de resistencia a la tracción, generalmente de 30 a 50% más grande que la prueba de tensión de fractura. Pero debido a grietas en elementos de hormigón muchos es debido a la flexión, los valores de las pruebas de la viga se suelen utilizar en el diseño. Para comparar pretratado para hormigón, barras de acero se colocan en la parte de tracción de una viga y luego probados.

En la siguiente sección, vamos a medir la resistencia del hormigón no armado utilizando la prueba de tensión de fractura y comparar la fuerza extensible de no reforzada y hormigón armado, utilizando la prueba de tensión de la viga.

Para estas pruebas, utilice los cilindros de muestra que se prepararon en nuestro video sobre hormigón fresco. Utilizar una tira fina de madera de balsa y una barra de acero rígida para ayudar a distribuir las cargas uniformemente de las cabezas cilíndricas de carga en la máquina de ensayos de compresión. Trace una línea a lo largo del diámetro en cada extremo del espécimen, bisecan el cilindro. A continuación, centro de una tira de madera y barra de acero rígido a lo largo del centro del bloque de cojinete inferior de la máquina de prueba.

Ahora, coloque el cilindro en la tira y alinee de modo que las líneas marcadas en los extremos de la muestra son verticales y centradas sobre la banda. Continuación de colocar la segunda tira de madera y barra de acero longitudinal en la parte superior del cilindro. Luego, baje la parte superior de la cabeza de la máquina de prueba de carga hasta que la Asamblea se fija en la máquina.

Aplicar la carga compresiva lenta y continuamente hasta que la muestra no en tensión de fractura. Por último, registrar la carga máxima aplicada. Examinar la superficie de fractura y estimar el porcentaje de agregado que se ha fracturado. Repita este proceso para el segundo cilindro tener una idea de la variación.

Construcción de dos vigas de hormigón, sin refuerzo y reforzado con tres barras de número 2 situados aproximadamente a 0,5 pulgadas de la parte inferior. Las barras tienen ganchos en los extremos para evitar que una falla de barra extraíble. Ambas vigas son 4 pulgadas por 4 pulgadas en sección transversal con 16 pulgadas de longitud sin soporte.

Cuidadosamente levante la viga de hormigón y lo instala en el programa de instalación. Luego instale un aparato de prueba de flexión de cuatro puntos en la máquina de prueba como se muestra. La prueba se llama una prueba de flexión de 4 puntos porque tenemos dos soportes en los extremos y la carga de dos puntos en el tercer punto.

Encienda la máquina de prueba y activar el software para leer carga y deformaciones. A continuación, aplicar la carga compresiva lenta y continuamente hasta que la muestra no. Registrar la carga máxima aplicada. Por último, examinar la superficie de fractura y estimar el porcentaje de agregado que se ha fracturado.

Repetir el mismo protocolo para la viga de hormigón armado. En este caso, el refuerzo de acero en la parte inferior o la resistencia a la tracción lateral de la viga, evita repentinas fallas frágiles. El concreto comienza a agrietarse, el acero comienza a tomar las fuerzas de tracción. Esta técnica funciona como las barras de acero con deformaciones superficiales para transferir fuerzas de lo concreto, son correctamente ancladas.

Calcular la resistencia de la carga compresiva máxima alcanzada durante el ensayo de tracción de fractura. Para estas pruebas, el promedio fue de 388 psi con una desviación estándar de 22,2 psi.

Calcular la resistencia de la carga compresiva máxima alcanzada durante la prueba de resistencia de la viga. Para estas pruebas, el promedio fue 522,9 psi. Podemos comparar las vigas sin refuerzo y el concreto reforzado al observar las curvas de deflexión de carga.

Inicialmente, ambas vigas siguieron un camino similar con ligeras diferencias en la rigidez inicial, probablemente debido a cambios en las condiciones de apoyo. La viga sin refuerzo no como agrietamiento inicial se produjo en una carga de alrededor de 450 libras, una carga cerca de la resistencia prevista. La viga reforzada había agrietado en una carga más alta pero recuperó su fuerza rápidamente, aunque con una menor rigidez general. La carga sigue aumentando hasta que el acero comience a ceder después de lo cual, la curva comienza a aplanar. Porque el acero es muy dúctil y se endurece la tensión, falla produce en grandes deformaciones.

Una comparación de las dos curvas muestra la dramática diferencia en el rendimiento. La diferencia en fuerza es muy grande pero debe tenerse en cuenta que esto está relacionado con el área de acero utilizado.

Ahora que usted aprecie la necesidad de refuerzo de acero en concreto, vamos a ver un par de aplicaciones comunes. Utilizando sólo uno a 1 a 1.5% de acero sobre el área de la sección representativa concreta puede hacer estructuras de hormigón son económicos, seguros y proporcionan buen servicio. Muchos estadios de fútbol, como el Soldier Field en Chicago, deben sus formas únicas de hormigón armado.

Frank Lloyd Wright llevó de hormigón en el mundo de la arquitectura moderna. Haciendo uso de su capacidad para mantener su integridad en voladizos sin soporte, Wright utilizó el material en algunos de sus más grandes obras, incluyendo la cascada en Pennsylvania.

Sólo ha visto la introducción de Zeus para pruebas de compresión en el concreto endurecido en tensión. Ahora debe comprender la naturaleza frágil de resistencia a fallos en concreto y saber las pruebas estándar de laboratorio para determinar la fuerza de no reforzada y hormigón armado bajo tensión.

¡Gracias por ver!

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