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FONDONORMA 2003RESERVADOS TODOS LOS DERECHOSProhibida la reproduccin total o parcial, por cualquier medio.

NORMAVENEZOLANA

CONCRETO. EVALUACINY MTODOS DE ENSAYO

(3raRevisin)

COVENIN1976:2003

FONDONORMA

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Depsito Legal: lf55520036911771ICS: 19.020; 91.100.30

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PRLOGO

La presente norma sustituye totalmente a la Norma

Venezolana COVENIN 1976:1999 Concreto. Evaluacin ymtodos de ensayo, fue revisada de acuerdo a las directrices delComit Tcnico de Normalizacin CT27 Concretoy aprobada porFONDONORMA en la reunin del Consejo Superior N 2003-05de fecha 28/05/2003.

En la revisin de esta norma participaron las siguientesentidades: Premezclados Caribe; UCV-IMME; BRS Ingenieros;LAFARGE-PREMEX; Inversiones Lasueconaf; CEMEX Concretos;IDEC; VIPOSA; O.T. EIFFEL; Cmara de la Construccin;Cementos CARIBE; AVECRETO; MBT de Venezuela; GhellaSogene; SIMPCA.

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INTRODUCCIN

El concreto es un material heterogneo que depende de numerosas variables, como lo es la calidad de cadauno de los materiales componentes de que est formado, de las proporciones en que estos son mezcladosentre s y de las operaciones de mezclado, transporte, colocacin y curado. Esto da lugar a que an para unamisma clase y tipo de concreto, este presente una cierta variabilidad en sus propiedades. La forma mseficiente para considerar y manejar la variabilidad del concreto, es mediante procedimientos estadsticos.

La Estadstica es la ciencia de tomar decisiones en presencia de la incertidumbre, ya que en la trayectoria dela investigacin cientfica, constantemente existe un enfrentamiento con la incertidumbre, y aunque esta no dasolucin a todas las situaciones que impliquen inseguridad, se han ido desarrollando nuevos mtodos queproporcionan el fundamento para el anlisis de estas situaciones con base cientfica, de una forma lgica ysistemtica. Tanto el estudio de la estadstica, como el empleo de los mtodos estadsticos, pueden y sondirigidos a los campos especficos de la investigacin y tecnologa del concreto, vase Norma VenezolanaCOVENIN 3549.

Los mtodos estadsticos manejan datos obtenidos de observaciones, en forma de mediciones o conteo,siempre a partir de una fuente de observaciones, con el objetivo de llegar a conclusiones respecto a dichafuente. El conjunto de observaciones tomado de una fuente, con el objetivo de obtener informacin de ella sellama muestra, en tanto que la fuente se denomina poblacin. Uniendo los dos conceptos antes expuestos sedebe decir entonces, que los mtodos estadsticos son aqullos que sirven para obtener conclusiones acercadepoblaciones a partir de muestras.

La parte de los mtodos estadsticos dedicada a la obtencin y compendio de datos, se denomina estadsticadescriptiva, en tanto que la parte que trata de hacer inferencias, es decir, de obtener conclusiones, es lainferencia estadstica.

La mayor parte de los mtodos estadsticos tienen dos objetivos fundamentales:

Estimar alguna propiedad de lapoblacin

Probar alguna hiptesis respecto a lapoblacinLa magnitud de la probabilidad asociada a una conclusin, representa el grado de confianzaque se poseesobre la veracidad de dicha conclusin. Por ejemplo, cuando se dice que la probabilidad de que unaestimacin tenga un error menor del 3%, es de 0,95; esto debe interpretarse como que alrededor del 95% detales afirmaciones, hechas por un estadgrafo son vlidas y cerca del 5% no lo son.

Unapoblacin, en el lenguaje estadstico, es un conjunto de individuos de cualquier especie o un conjunto deobjetos de cualquier clase. En la mayora de los casos cuando se estudian muestras y poblaciones, el intersse concentra en una sola caracterstica de los miembros de la poblacin. Obtener una muestra de unapoblacin, de manera que puedan extraerse conclusiones vlidas para la poblacin de la que proviene, no es

tan sencillo como parece. Para que la muestra sea realmente representativa, tiene que ser extrada de lapoblacin al azar.

Un muestreo es al azar,o aleatorio, si cada uno de los miembros de la poblacin tiene igual posibilidad de serelegido, es decir, que la probabilidad de la seleccin de cada uno sea igual. Para ello el mtodo elegido parael muestreo tiene que asegurar la independencia y las caractersticas de probabilidad constante de lamuestra. A tal efecto las Tablas de Nmeros Aleatorios(vese Punto 2 Norma COVENIN 3549) se construyende manera que arrojen muestras que posean estas propiedades deseadas, por lo que las muestras obtenidasutilizando dichas tablas se consideran como muestras al azar. La razn principal del muestreo al azar es queconduce fcilmente a los modelos probabilsticos de distribucin.

Existen ejemplos de fracasos ocurridos con el empleo de los mtodos probabilsticos, debido a que se hanextrado conclusiones basadas en muestras que no han sido tomadas al azar.

Si bien el mtodo para seleccionar una muestra al azar es bastante difcil en situaciones prcticas, el esfuerzoes bien compensado, pues los problemas de inferencia estadstica generados por haberle hecho concesionesal azar, son considerablemente ms complicados y serios.

NORMA VENEZOLANACONCRETO.

EVALUACIN Y MTODOS DE ENSAYO

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1 OBJETO

1.1 Esta Norma Venezolana establece procedimientos de base estadstica que ayuden a planificar laejecucin de ensayos de resistencia del concreto, evaluar y utilizar sus resultados de la manera lo mseficiente posible, tanto en lo que respecta al control de calidad como al cumplimiento de los requisitos.

1.2 Los procedimientos establecidos aqu fueron preparados para el concreto con especial referencia alanlisis y tratamiento de los resultados de los ensayos normativos a compresin de este material; sin

embargo los principios estadsticos que se utilizan tienen validez de carcter general y por lo tanto sontambin tiles para el tratamiento de resultados de ensayos relativos a cualquier otra propiedad del concreto opara cualquier otro material.

2 REFERENCIAS NORMATIVAS

Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, constituyen requisitos de estaNorma Venezolana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicacin. Comotoda norma est sujeta a revisin, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, queanalicen la conveniencia de usar las ediciones ms recientes de las normas citadas seguidamente:

2.1 Normas Venezolanas COVENIN

COVENIN 345:1980 Mtodo para la extraccin de probetas cilndricas y viguetas de concreto

COVENIN 633:2003 Concreto premezclado. Requisitos.

COVENIN 1753-87 Estructuras de concreto armado para edificios. Anlisis y diseo.

COVENIN 3549:1999 Tecnologa del concreto. Manual de elementos de estadstica y diseo deexperimentos.

3 DEFINICIONES

3.1 Ensayo

Ensayo y prueba son sinnimos; es el acto de someter a un espcimen, probeta o parte de un material a unaserie de anlisis que permitan conocer sus caractersticas o propiedades. Por lo tanto es apropiado hablar delresultado del ensayo de espcimen, de la muestra o de la muestra compuesta.

3.2 Ensayo destructivo

Es aquel que destruye la muestra al ser ensayada.

3.3 Exactitud

Es la fidelidad de la medida cuando se compara con la obtenida por otros laboratorios.

3.4 Incertidumbre

Es el valor que el instrumento de medicin no es capaz de apreciar porque su resolucin no lo permite. En unmetro que est graduado en milmetros, no es posible apreciar o medir centsimas de milmetro. Laincertidumbre de un instrumento comienza en la mitad de su lectura mnima, en este ejemplo la resolucinsera de medio milmetro.

3.5 Muestra

Es una porcin que se le toma a una unidad de produccin.

3.6 Muestra compuesta

Es la que se obtiene al mezclar dos o ms muestras simples.

3.7 Porcin

Parte de un material que se toma para ser ensayado, arena, cemento, aditivo, etc.

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3.8 Precisin

Es la regularidad con que se repite el resultado de la medicin efectuada. Para poder determinar la precisincuando se efectan ensayos destructivos es necesaria la toma de dos o ms especmenes.

3.9 Probeta

Parte de una porcin de lo que se va a analizar o ensayar, que puede tener forma de un prisma, un cilindro,

un cubo, etc.

3.10 Rplica

Es repetir el ensayo para asegurar que el valor obtenido es correcto. En el caso de que el material que seaanalizado por un ensayo destructivo, es necesario tomar dos ms especmenes idnticos.

3.11 Unidad de produccin

Es lo que se produce de una sola vez. Ejemplos: el concreto que produce una mezcladora o dosificadora cadavez que efecta la operacin o la cantidad de concreto transportado por un camin mezclador.

4 SIMBOLOS Y ABREVIATURAS

xi es un valor cualquiera

x

_ es la media muestral

es la media del universo

s es la desviacin estndar muestral

Se es la desviacin estndar de los ensayos

es la desviacin estndar del universo.

v es el coeficiente de variacin

n es el nmero de datos

d es el rango

k es el factor de ponderacin del rango

Z es el ndice tipificado de la probabilidad

Fcr es la resistencia media normativa a lacompresin del concreto, kgf/cm2

Fc es la resistencia a la compresinespecificada en el diseo estructural (resistenciacaracterstica), kgf/cm2

MR es el Mdulo de Rotura

5 VARIACIONES DE LA CALIDAD DEL CONCRETO

5.1 Las variaciones que presentan los resultados de los ensayos de calidad del concreto, tienen dos orgenes:uno, las variaciones reales de calidad que tiene el material y otro, variaciones aparentes debidas a laimprecisin propia de los ensayos. Las causas de estas variaciones, cuando se trata de las resistencias delmaterial, se indican en las Tablas 1 y 2.

5.2 Ensayo

5.2.1 Cuando los ensayos se hacen de forma adecuada, siguiendo estrictamente los correspondientesrequisitos, las variaciones debidas a ellos son de una magnitud bastante menor que las debidas a las realesalteraciones de calidad del concreto. Por el contrario, cuando los ensayos se hacen de forma inadecuada odescuidada en alguna de sus partes, las variaciones que se producen pueden llegar a superar ampliamente alas debidas al material que quedaran as enmascaradas haciendo que resulte inoperante cualquier plan decontrol. Los ensayos mal hechos pueden indicar niveles de calidad y variabilidad del concreto que no existen.

5.2.2 Para un control adecuado, es por lo tanto necesaria la ejecucin apropiada de los ensayos, poniendoespecial cuidado en las principales causas de su variacin, las cuales se sealan en la Tabla 2.

5.3 Aspectos no controlados

Los ensayos reflejan la calidad que tiene el material en el momento en que se toma la muestra; para losensayos en general y en especial para los de resistencia, las muestras se toman antes de ser colocado elconcreto en los encofrados y por lo tanto la parte de la calidad del material y las variaciones que dependen delas causas sealadas en la parte c) de la Tabla 1 no quedan reflejadas en los ensayos, las alteraciones

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debidas a estas causas tienen que ser controladas independientemente de los procedimientos consideradosen esta Norma Venezolana, principalmente por una buena prctica de las operaciones involucradas;mezclado efectivo, transporte sin segregacin, colocacin y compactacin cuidadosas y curado adecuado.

5.4 Relacin agua / cemento

5.4.1 Hasta el momento de la toma de la muestra, la calidad del concreto pudo haber sido alterada porcualquiera de las causas que se indican en las partes a) y b) de la Tabla 1.

5.4.2 Estas causas pueden ser referidas bien a las alteraciones de la relacin agua / cemento, como sehace en la parte a) de la Tabla 1 bien a la segregacin como se hace en la parte b) de dicha Tabla.

5.4.3 La relacin agua / cemento condiciona la resistencia del cemento, por lo cual esta relacin es uno delos parmetros fundamentales para el control de su calidad, cuanto ms estable se logra mantener, menoresvariaciones presenta el material y cuanto ms baja es, ms altas sern las resistencias.

Tabla 1. Principales fuentes de variacin de la resistencia del concreto

a)Causas de las alteraciones de la relacin agua / cemento

- Control deficiente de las proporciones de dosificacin de cualquiera de los materiales componentes de la mezclaincluidos los aditivos, especialmente falta de exactitud en la medida del agua.

- Cambios no controlados en la humedad de los agregados, especialmente si estos cambios son de magnitudimportante y/o brusca.

- Alteraciones de la granulometra de los agregados, especialmente en el contenido de ultrafinos (polvo, arcilla yotros).

- Variaciones en la calidad intrnseca de los agregados, como forma de la partcula, capacidad de absorcin de agua yotros.

- Variaciones en la calidad del cemento ya se est usando, principalmente si hay cambios de marca de este producto.

- Variaciones en la eficiencia de los aditivos, si es que se usan.

- Cambios no controlados de las condiciones ambientales en que se hace la mezcla, principalmente de la temperaturaya que la trabajabilidad de la mezcla cambia con ella. Para que no se altere la resistencia, se deben compensar estos

cambios modificando el diseo (dsis de cemento) y no en base a alterar la proporcin de agua.- Adicin de agua no prevista, la cual se hace necesaria para poder colocar concreto que perdi trabajabilidad debidoa tiempos de transporte y espera prolongados ms de lo previsto (Nota T1).

b) Alteraciones por segregacin

- Deficiencias en el mezclado debidas a mal funcionamiento o mal manejo de la mezcladora (Nota T2).

- Transporte inapropiado que produzca segregaciones en la mezcla, principalmente separaciones entre los granosgruesos de los agregados y la parte fina del concreto, debidos a sedimentacin diferencial, o al trasvase no adecuadode un recipiente a otro, o a la circulacin por canaletas, correas transportadoras y otros (Nota T1).

c) Alteraciones no detectadas por los ensayos

- Mala prctica de colocacin del material que produzca segregacin, especialmente por dejarlo caer a los encofradosdesde alturas excesivas, o por tener que circular el concreto dentro del encofrado a distancias largas y por caminosdifciles (pequeas secciones, exceso de armaduras u otros obstculos).

- Vibracin inadecuada que deja partes del material sin compactarse adecuadamente o bien con segregacin debida aexceso de vibracin.

- Desencofrado prematuro que permita la deformacin y agrietamiento del elemento estructural.

- Mala prctica de curado que permite que el concreto se deseque a una edad en que todava necesita agua paradesarrollar sus resistencias.

Notas:

T1. Las muestras pueden ser tomadas a la salida de la mezcladora, a la llegada a la obra o en el momento en que elconcreto va a ser colocado; por lo tanto las alteraciones debidas al transporte y a la espera podrn o no influir en losensayos, segn el lugar o momento de la toma de la muestra.

T2. En realidad las deficiencias del mezclado pueden quedar solo parcialmente detectadas por los ensayos, debido aque el premezclado de la muestra que se hace posteriormente a su toma, puede suavizar en parte la heterogeneidad,especialmente si el volumen de muestra es considerable. Cuando hay problemas de este tipo, se recomienda laspruebas especficas de eficiencia del mezclado (vese Norma COVENIN 633).

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Tabla 2. Principales fuentes de variacin de los ensayos

- Toma inadecuada de la muestra que haga que se obtenga como tal una parte segregada de la mezcla que nocorresponda a la calidad real del producto.

- Remezclado inadecuado de la muestra y toma para la confeccin de las probetas de ensayo por parte nohomogneas de esa muestra segregada por la propia operacin de muestreo.

- Moldes de calidad deficiente; desgastados, deformados o hechos de materiales no apropiados o que pierdan por lasjuntas agua o pasta.

- Tcnicas inadecuadas de llenado y compactacin de los moldes en las que no se cumplen estrictamente losrequisitos normativos, incluidas las caractersticas de la barra compactadora.

- Alteracin del material de las probetas por inadecuado traslado prematuro de las mismas que pueden sufrir golpeteoo vibracin por el transporte.

- Conservacin de las probetas antes de ser desmoldadas, en ambientes de temperaturas extremas, alejadas de lasexigidas por las normas. Si los moldes estn tapados las temperaturas altas producen un aceleramiento del desarrollode resistencias y si por el contrario estn destapados se produce una desecacin que da resistencias iniciales altas (24horas) pero que disminuye la calidad del concreto a la edad normativa de 28 das.

- Conservacin de las probetas en algunos lapsos de tiempo entre el desmoldado y el ensayo en ambientesapropiados, principalmente en cuanto a temperatura; como sucede cuando hay retardos en el transporte de las probetasal laboratorio o cuando el ambiente de curado en este lugar no es apropiado.

- Desecacin excesiva de las probetas por escalas del ambiente hmedo de conservacin mucho tiempo antes delensayo, o por mantenerlas durante este lapso en un ambiente desecante.

- Capas de refrentado excesivamente gruesas y/o mal colocadas.

- Mala ejecucin del ensayo en s mismo por mal centrado de la probeta en la prensa de ensayo, aplicacin de lacarga a velocidad inconveniente, a golpes de carga por mal manejo de las prensas manuales o deficiencia de lasmismas.

- Prensas mal calibradas que pueden marcar cargas diferentes de las que estn aplicando en realidad.

6 PRINCIPIOS ESTADSTICOS

6.1 Consideraciones generales

La estadstica permite condensar datos y presentarlos en forma probabilstica, de manera que sean msfcilmente comprensibles y comparables; constituye la herramienta ms adecuada y til de que se disponepara el control de calidad, tanto para planificarlo como para interpretar los resultados de los ensayos. Sinembargo la estadstica no toma decisiones, stas tienen que basarse en criterios de otra ndole; la estadsticada la probabilidad de que se alcancen ciertos lmites, pero en s misma no interviene en la eleccin de estoslmites, los cuales deben ser fijados por procedimientos ajenos a ella, frecuentemente basados en acuerdos odecisiones por la costumbre. Lo importante es que una vez decididos unos lmites de calidad, los mismos se

mantengan invariables en todas las circunstancias, lo cual permitir una referencia segura a que atenerse.6.2 Parmetros estadsticos

Se usan dos tipos de parmetros estadsticos fundamentales: uno que se refiere a la tendencia centraly elotro a la dispersindel conjunto de los datos que se analizan.

6.2.1 Promedio, x_

Como tendencia central del valor de los ensayos se utiliza la media aritmticadel conjunto de los resultadosinvolucrados.

x

nxi

n

_=

1

6.2.2 Variabilidad6.2.2.1 El rango, d, se define como la diferencia entre el valor mayor y el menor de los obtenidos en el grupode ensayos que se analiza. d = xmx - x mn Como expresin de la dispersin de los ensayos, el

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rango tiene el defecto de que depende del nmero de estos ensayos; se sabe que estadsticamente, cuantomayor sea el nmero de datos de que se dispone, mayor probabilidad hay de encontrar valores ms extremosy por lo tanto rangos mayores.

6.2.2.2 Como desviacin estndar desviacin tpica, s, se define a un ndice de la dispersin del conjuntode datos, el cual es el parmetro estadstico ms representativo al respecto (independiente del nmero dedatos). Dos frmulas adecuadas para su clculo son las siguientes:

( )

11

2

1

1

21

2_

=

=

n

n

xx

n

xx

s

nin

i

ni

6.2.2.3 Con el rango descrito en 6.2.2.1 se puede obtener una estimacin de la desviacin estndar de unconjunto de valores.

Se utiliza para ello ponderar el rango mediante un factor, k, calculado con una base probabilstica que tiene encuenta el nmero de datos. En la Tabla 3 se dan los diferentes valores del factor kde multiplicacin del rangod, segn el nmero de datos de que se disponga: s = k. d

Cuando el nmero de datos de que se dispone es pequeo, menor de 6, el rango ponderado esestadsticamente tan vlido como la frmula directa para el clculo de la desviacin estndar; incluso hastan = 10, tiene validez bastante aceptable.

Tabla 3. Factores para calcular la desviacin estndar

Nmero de ensayos, n Factork

2 0,8865

3 0,5907

4 0,4857

5 0,4299

6 0,3946

7 0,3698

8 0,3512

9 0,3367

10 0,3249

6.2.2.4 Como coeficiente de variacin, v, se define la relacin entre la desviacin estndar (calculada porcualquier procedimiento) y el valor promedio, expresada en forma porcentual.

v=s

x

100 (%)

En algunos fenmenos la variabilidad tiene cierta dependencia de la magnitud medida, para ello es msadecuado como ndice de variacin, el uso del coeficiente de variacin en lugar de la desviacin estndar.

6.2.3 Parmetros del universo

Tanto la media x_

, como la desviacin estndars, que se manejan, son obtenidas con los datos disponibles yson parmetros muestrales que se denominan estadsticos . Ellos son en realidad, slo una estimacin de lamediay la desviacin estndarverdaderas del material, a las cuales se aproximarn ms, o representarncon ms precisin, cuanto mayor sea el nmero de datos que se hayan utilizado para su clculo.

A los parmetros verdaderos se les denomina parmetros del universoy tambin parmetros tericos ya que

en realidad el concepto de los mismos es terico. Para simbolizarlos se usan las letras griegas (mu) para lamedia y (sigma) para la desviacin estndar. En 6.3.4 se indica como cuantificar probabilsticamente laconcordancia entre la media muestral y la del universo.

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6.3 La distribucin normal

6.3.1 Distribucin de los valores

Cuando los valores que representan un fenmeno, se colocan en un grfico cartesiano como el de laFigura 1, que tiene en el eje de las abcisas los valores de las magnitudes (expresadas por intervalos) y en eleje de las ordenadas los valores de las frecuencias con las cuales se producen esas magnitudes, se apreciaque los valores extremos, es decir, muy altos o muy bajos, son relativamente escasos y que por el contrario,

las magnitudes cercanas a la media son abundantes. Para muchos fenmenos la distribucin toma una formaacampanada; as sucede con los resultados de los ensayos de resistencia del concreto y con otraspropiedades de ste y de otros materiales.

Por su similitud con los fenmenos, pero principalmente por las facilidades de manejo y clculo querepresenta, se suele tomar en estadstica como modelo de distribucin al que se denomina distribucinnormal,cuya representacin aparece graficada tambin en la Figura 1.

Muchas propiedades de los materiales y en particular las resistencias a compresin del concreto, no sedistribuyen estrictamente segn una curva normal, sin embargo las diferencias con ella son relativamentepequeas y quedan ampliamente compensadas por las ventajas de la distribucin normal antes indicada.

6.3.2 Caractersticas generales

La curva de la distribucin normal es simtrica, es decir tiene dos mitades iguales que se unen en el valormedio (). Restando una desviacin estndar al valor medio, se encuentra la magnitud que corresponde a unpunto de inflexin de la curva y sumndosela se encuentra el otro punto de inflexin: ( - ) y ( + );por lotanto la esbeltezde la curva seala la mayor o menor variabilidad de los datos (vase Figura 3).

6.3.3 Probabilidad de ocurrencia

El rea bajo la curva normal representa la frecuenciaoprobabilidad de ocurrencia; el rea total es igual a 1, loque representa una probabilidad de ocurrencia del 100%; el rea entre lmites de magnitud representa laprobabilidad de que ocurran valores entre esos lmites. En la Figura 2 se dan las reas (o probabilidades) quecorrespondan a varios lmites obtenidos restando y sumando desviaciones estndar () al valor medio. Es ascomo por ejemplo la probabilidad de encontrar valores entre los lmites - ,(Z = -1) y + , (Z = +1) es de

68,3% y la probabilidad de encontrar valores menores de - 2, (Z = -2) es de 2,28% (0,13 + 2,15). Paralmites intermedios entre los sealados en la Figura 2 se sigue utilizando el procedimiento de tener lasmagnitudes divididas en veces respecto a la media, lo cual significa que la variable x ique representa lasmagnitudes en el eje de las abcisas, se cambia por otra, Z, que ser por tanto igual a:

Z =xi

En la prctica, debido a que slo se dispondr de la media muestral, se utiliza un estimado representado por:

Zxi x

=

(6-1)

6.3.4 Otras relaciones

Entre las propiedades de la distribucin normal, estn tambin:

n

Zx

+= (6-2) 2 2

1= in (6-3)

La relacin (6-2) establece la relacin entre la precisin de la media y el nmero de ensayos. La relacin (6-3)indica que las dispersiones debidas a varias causas diferentes (1, 2 . . . . i, ...m) se sumancuadrticamente para obtener la dispersin global, .

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Figura 1. Ejemplo de distribucin de las resistencias normativas de un concreto y su ajuste a ladistribucin normal

Figura 2. Porcentajes de reas bajo la curva normal entre los lmites Z sealados

En la Tabla 4, se dan esas relaciones entre la nueva variable Zy la probabilidad de ocurrencia de valoresmenores que el lmite representado por esta variable.

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Tabla 4. Relaciones entre Z y el rea bajo la curva normal tipificada

Z rea Z rea rea Z

-3,25

-3,20

-3,15

-3,10

-3,05

,0006

,0007

,0008

,0010

,0011

-1,50

-1,45

-1,40

-1,35

-1,30

,0668

,0735

,0808

,0885

,0968

,00001

,0001

,001

,005

,01

-4,265

-3,719

-3,090

-2,676

-2,326

-3,00

-2,95

-2,90

-2,86

-2,80

,0013

,0016

,0019

,0022

,0026

-1,25

-1,20

-1,15

-1,10

-1,05

,1056

,1151

,1251

,1357

,1469

,02

,025

,03

,04

,05

-2,054

-1,960

-1,881

-1,751

-1,645

-2,75

-2,70-2,65

-2,60

-2,55

,0030

,0035,0040

,0047

,0054

-1,00

- ,95- ,90

- ,85

- ,80

,1537

,1711,1841

,1977

,2119

,06

,07,08

,09

,10

-1,555

-1,476-1,405

-1,341

-1,282

-2,50

-2,45

-2,40

-2,35

-2,30

,0062

,0071

,0082

,0094

,0107

- ,75

- ,70

- ,65

- ,60

- ,55

,2266

,2420

,2578

,2743

,2912

,15

,20

,25

,30

,35

-1,036

- ,842

- ,674

- ,524

- ,385

-2,25

-2,20

-2,15

-2,10

-2,05

,0122

,0139

,0158

,0179

,0202

- ,50

- ,45

- ,40

- ,35

- ,30

,3085

,3264

,6446

,3632

,3821

,40

,45

,50

- ,253

- ,126

0,000

-2,00

-1,95

-1,90

-1,85

-1,80

,0228

,0256

,0287

,0322

,0359

- ,25

- ,20

- ,15

- ,10

- ,05

,4013

,1207

,4404

,4602

,4801

-1,75

-1,70

-1,65

-1,60

-1,55

,0401

,0446

,0495

,0548

,0606

,00 ,5000

En estas frmulas puede ser incgnita cualquiera de los parmetros involucrados: el lmite (xi) la probabilidad de

ocurrencia (Z, Tabla 4), el valor medio (x ) y, en ciertas circunstancias, hasta la desviacin estndar (s).

Nota T3. reas o probabilidades en tanto por uno, desde Z = -, hasta el valor de Z indicado. Para los valores deZ positivos se utiliza la simetra de la curva.

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Figura 3. Distribuciones normales para tres (3) concretos con igual resistencia caracterstica ydistintas desviaciones estndar

7 APLICACIN DE LOS PRINCIPIOS ESTADSTICOS AL CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO

7.1 Enfoque

Para el clculo estructural se toma como resistencia de referencia del concreto, la correspondiente a losensayos de compresin que hacen en probetas normalizadas del material.

Por seguridad de la estructura pareciera conveniente que ninguna parte del concreto que se coloca tuvieraresistencias menores que un valor dado, sin embargo los principios estadsticos indican que no es posibleestablecer como resistencia para el ensayo normativo un valor mnimo, ya que con un grado u otro deprobabilidad siempre es posible obtener un valor menor que otro dado cualquiera. Si para tratar de hacerpequea la probabilidad de que ocurra esto, se establece una resistencia lmite muy baja, el control deja deser efectivo y cualquier concreto podr aparentar que cumple (Vase apartado 7.6.2.2). Tampoco laresistencia media es adecuada a estos efectos, ya que ella es independiente de la dispersin o variabilidad delos datos, dejando as fuera de control este importante parmetro.

Lo que se emplea como resistencia de referencia es una resistencia bastante menor que la media, la cual seconoce como resistencia caracterstica o de clculo estructural y se simboliza como Rc o como Fc. Esta esuna resistencia bajo la cual se acepta que quede una determinada fraccin del concreto, a la cual designamoscomo cuantil.

La resistencia caracterstica se establece en base a las posibilidades tcnicas para fabricar concreto y enbase a los requerimientos estructurales. El cuantil es establecido mediante acuerdos y se presenta en lasnormas como una exigencia o referencia fija.

La resistencia caracterstica y el cuantil deben mantenerse iguales a s mismas tanto en el clculo estructural,como en el diseo de mezcla y en las exigencias para el control del concreto. El concreto tendr una calidadinferior a la prevista y por lo tanto podr resultar peligroso para la seguridad de la estructura, cuando nocumpla con los requisitos de resistencia caracterstica y el cuantil en que se basa.

Por el contrario, en un concreto que cumpla estos requisitos, resulta prcticamente imposible el que sepuedan producir resistencias lo suficientemente bajas para poner en peligro la estructura, ya que las ramas dela curva de distribucin, se acercan al eje de abcisas de manera asinttica.

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Sin embargo, se pueden producir en un momento dado resistencias anormalmente bajas, debidas a erroresaccidentales y espordicos; estos casos deben ser tratados de manera especial y las resistenciascorrespondientes en ningn caso entran a formar parte de la poblacin normal que representa al concretoproducido.

7.2 Mayoracin de resistencias

Para poder alcanzar la resistencia caracterstica exigida, la resistencia media del concreto por lo tanto la

resistencia media para la cual hay que hacer el diseo de mezcla, debe ser mayor que aquella. El aumentonecesario para pasar de la resistencia caracterstica a la resistencia media, se conoce como mayoracin deresistencia. Aplicando los principios estadsticos se ve que en la frmula (6-1). El lmite xi representa a la

resistencia caracterstica (Fc); x a la resistencia media (Fcr) y que Zes un ndice del cuantil; se puede por lotanto escribir dicha frmula de la siguiente manera:

Fcr < Fc+ Z (7-1)

Se emplean a veces tambin otras frmulas o mtodos para calcular la resistencia media requerida por eldiseo de mezcla, en los cuales se aplican cantidades o coeficientes de seguridad y/o se basan en elcoeficiente de variacin, sin embargo la antes sealada es la ms adecuada para el control del concreto conrigor estadstico.

El que con una tecnologa y unos materiales dados, se logre obtener la necesaria resistencia media, fcr, esasunto del diseo de mezcla. Una vez lograda dicha fcr, se garantiza que se estn cumpliendo los requisitosde resistencia de clculo, Fc, y de cuantil establecidos. Garantiza as mismo que se cumplirn las exigenciasestablecidas en los criterios de aceptacin y rechazo, las cuales se basan en los mismos principiosestadsticos y, se analizan ms adelante, en punto 7.6.

7.2.1 Desviacin estndar cuando no hay antecedentes

En la frmula (7-1) el nico parmetro que puede resultar impreciso es . Cuando no hay antecedentes deensayos hechos a mezclas preparadas con los mismos materiales, equipo y tecnologa que se van a usarpara producir el concreto, resulta en principio desconocida y debe ser estimada en base a los antecedentesde que se dispone sobre la variabilidad general que es usual en los concretos. La Tabla 2 utilizada conecuanimidad, permitir obtener un estimado de segn las circunstancias. Este estimado es sin embargoinevitablemente impreciso, lo cual por razones de seguridad debe ser compensado; ello se hace aumentandola estimada, en un 30% para entrar en la frmula (6-1).

Por ejemplo, si en base a la Tabla 5, se lleg a la estimacin de que la desviacin estndar del concreto quese va a producir ser de 35 Kgf/cm2, al mayorar el mismo en un 30%, se tendr 35 x 1,3 = 45,5 Kgf/cm2. Aspara un concreto de Fc= 250 Kgf/cm

2 y un cuantil del 10% (Z = 1,282), la resistencia media ser Fcr= 250 +1,282 (45,5) = 308 Kgf/cm2.

La Tabla 5 es solamente una herramienta para ayudar a establecer las condiciones en las cuales se cumplircon la resistencia caracterstica y con los criterios de aceptacin del concreto; por lo tanto en ningn caso seobtendr beneficio por el empleo de una magnitud inferior a la que realmente puede corresponder al material.

Las pruebas de laboratorio se hacen con la finalidad de precisar la resistencia media que ser posible obtener

con unos determinados materiales componentes, pero en ningn caso miden la dispersin que podr tener elconcreto en la obra la cual depende de circunstancias ajenas al laboratorio.

Tabla 5. Desviacin estndar , de esperar en el concreto segn el grado de control

Kgf/cm2

- Sin ningn control 70

- Control visual de los agregados y rechazo de aquellos que aparentan muy malacalidad o que son muy diferentes de los que se estn usando. Control visual de lasmezclas por la trabajabilidad aparente 50

- Como el anterior pero se conocen las granulometras de los agregados que se estn

usando, por ensayos que se hicieron una vez, se es riguroso en el rechazo de agregadosy se comprueba de vez en cuando el asentamiento de las mezclas en el cono de Abrams 40

- A cada lote de agregados se le determina algn ndice granulomtrico y de calidad yslo se aceptan los que estn dentro de ciertos lmites preestablecidos. Se controla la

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humedad de los agregados. Se tienen en cuenta la marca y lote de cemento. Ladosificacin es exclusivamente por peso; los sistemas de pesaje son automticos y secalibran de vez en cuando. El asentamiento en el cono se mide sistemticamente y serechazan las mezclas que no estn dentro de ciertos lmites. No se permite la adicin deagua posterior al mezclado ni el espesamiento de las mezclas por tiempos de espera. 35

- Al igual que el anterior, pero con mrgenes de aceptacin muy estrictos. Uso de nomenos de tres agregados de granulometras complementarias. Limitacin de la humedadde los agregados en el momento de su uso y correcciones por humedad, lote y marca decemento y aditivo, en base a la modificacin del diseo. Revisin y calibracin de losequipos de forma peridica sistemtica. 25

7.2.2 Desviacin estndar en base a ensayos

A medida que se van obteniendo resultados de los ensayos hechos al concreto que se produce o se coloca,se podr ir precisando ms en base a ellos el valor de correspondiente al material. Llegar un momento enque los valores calculados de los ensayos representar mejor a que la estimada con la Tabla 3 aumentadaen el 30%; en condiciones habituales ello empieza a ocurrir a partir de los 30 ensayos; por lo tanto cuando sellegue a este nmero de ensayos, se debe hacer un nuevo planteamiento y clculo de la mayoracinrequerida, en base a la obtenida experimentalmente. As, si en el concreto del ejemplo del pto. 7.2.1 se

encuentra despus de 30 ensayos una = 34 Kgf/cm2

, la resistencia media aspirada debe ser: 250 + 1,282(34) = 294 Kgf/cm2. Tambin si se dispone de antecedentes suficientes sobre un concreto anlogo al que seva a preparar o utilizar, la obtenida de esos antecedentes puede ser empleada para el clculo de Fcr. Paraello es necesario que ambos concretos sean hechos con los mismos materiales componentes, el mismoequipo y las mismas condiciones de trabajo, adems, claro est, que haya sido calculada con no menos de30 ensayos y que la Fcpara las cuales se disean ambos concretos, de modo que no sean muy diferentesentre s (menos de 100 Kgf/cm2).

Tabla 5-1. Factor de modificacin de la desviacin estndar cuando se dispone de menos de 30ensayos

# de ensayos Factor de modificacin

Menos de 15 Usar Tabla 5-215 1.16

20 1.08

25 1.03

30 o ms 1

Interplese para valores intermedios de # de ensayos

Tabla 5-2. Resistencia promedio a la compresin cuando no se dispone de datos para establecer ladesviacin estndar

Resistencia especificada a la compresin Fc

en Kgf/cm

Resistencia promedio a la compresin Fcr

en Kgf/cm

Menor de 200 Fc+ 70

De 200 a 350 Fc+ 85

Ms de 350 Fc+ 100

7.2.3 Cuantil por debajo de la resistencia especificada

Es ste un parmetro que se establece en la Norma Venezolana COVENIN 1753 y cuya magnitud tiene queser precisada o acordada de forma arbitraria, ya que dentro de ciertos lmites no hay razones, ni tcnicas, niestadsticas para que su magnitud sea una u otra (aunque puede haber razones de costumbre, de identidadcon otras normas) y otras.

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Lo importante es que una vez decidida una magnitud para el cuantil o fraccin por debajo de la resistenciaespecificada, la misma sea mantenida invariable, como referencia fija a la cual poder atenerse tanto en losclculos estructurales como en los diseos de las mezclas de concreto y en las reglas o criterios para elcontrol de calidad del material.

No hay respecto a la magnitud elegida como cuantil o fraccin por debajo de la resistencia especificada, uncriterio uniforme entre las normas y ordenanzas de construccin de los diferentes pases. Parece no obstanteque hay una tendencia general a adoptar como valor el 5% por lo que en los ejemplos de esta norma, serese cuantil el que se use. A esta fraccin o cuantil del 5% corresponde una Zestadstica de 1,645.

7.3 Mezclas de prueba

Ni el diseo de mezclas ni la correccin de mezclas propiamente dichos, son objetivos de la presente NormaVenezolana, no obstante si lo es su incidencia en el control de calidad del concreto.

Algunas caracterst icas importantes de los materiales componentes del concreto, no son determinadas (por lomenos con suficiente precisin) mediante los ensayos usuales; tal sucede con algunos aspectos de la calidadintrnseca de los agregados, como forma, rugosidad y resistencia de las partculas, impurezas acompaantesy otros, con la actividad o efectividad del cemento y de los aditivos (si es que se usan), en las condiciones ycon los agregados especficos del caso.

Estas caractersticas no precisables de los materiales componentes, slo podrn ser tenidas en cuenta en eldiseo de mezcla de una manera estimativa aproximada y su verdadera y ms exacta influencia sobre lacalidad del concreto, se determina globalmente de manera directa, mediante lo que conocemos como mezclasde prueba.

7.3.1 Mezclas de prueba en obra

Si no se dispone de antecedentes sobre el comportamiento de los materiales en las mezclas y la confeccinde stas se inicia directamente a escala de obra, las primeras mezclas se consideran como mezclas deprueba y en base a ellas se pueden ir haciendo ajustes al diseo para lograr concretos tcnicamente msaptos. Este ajuste lo conocemos como correccin de las mezclas.

Cuando se sigue este procedimiento, las primeras mezclas deben estar sobre diseadas, por lo que las

operaciones de correccin consistirn generalmente en ajustes para obtener concretos ms econmicosdentro de la calidad pretendida.

Para las mezclas de prueba el control de calidad es decisivo; sin control los datos que proporcionen lasmezclas de prueba no ofrecern la suficiente seguridad y las correcciones sern por lo tanto improcedentes.

Con un riguroso control de calidad, al menos tericamente, se pueden hacer correcciones con los datos queproporciona ya la primera mezcla que se fabrica, sin embargo es aconsejable no iniciar las correcciones hastadisponer por lo menos de los datos procedentes de las tres (3) primeras mezclas de prueba.

7.3.2 Mezclas de prueba de laboratorio

Las posibilidades de los materiales componentes para concreto, pueden ser averiguadas mediante mezclashechas en el laboratorio. Con ellas determina la calidad media que es posible obtener, pero en ningn caso

sirven para averiguar la dispersin probable en otra.

Las mezclas de prueba de laboratorio tienen la ventaja de que al poder ser hechas con un control de calidadmuy riguroso, proporcionen datos muy precisos. Sin este alto grado de control pierden inters.

La informacin que proporcionan las mezclas de prueba de laboratorio, slo es rigurosamente aplicable a losmateriales componentes con los cuales son hechas, por lo tanto las muestras utilizadas para estas mezclastienen que ser tambin rigurosamente representativas de los materiales que se van a utilizar en la obra.

El mayor rendimiento de estas pruebas se obtiene cuando para unos mismos materiales componentes sehacen mezclas con tres diseos diferentes: uno en el que se trata de obtener la calidad promedio del concretorequerido por la obra, otro con una calidad de un 20% menor y el tercero con una calidad de un 20% mayor dela requerida tantas mezclas de cada nivel como sea necesario. Luego por interpolacin se podr precisar el

diseo para la calidad de concreto exactamente pretendida.

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7.4 Tipos de dispersiones

7.4.1 Variacin dentro del ensayo

Si de una mezcla de concreto se hacen suficiente nmero de pruebas, se podr con ellas detectar para esamezcla, la dispersin propia del ensayo; la cual como se indic en el punto 5.1, es debida a las causas que sedetallan en la Tabla 2. Si se hacen otras mezclas del mismo tipo de concreto y se les hace tambin suficientenmero de pruebas se obtendr una nueva estimacin de la dispersin con la cual se estn realizando los

ensayos. Llamando S1, S2, . . . Si , . . . Sna las sucesivas desviaciones estndar, la desviacin estndarpromedio ser una estimacin de la desviacin estndar del ensayo (Se).

Se

Sin

n=

1 (7-2)

Para queSealcance niveles de confiabilidad aceptables, debe ser obtenida con no menos de 30 resultados depruebas procedentes de no menos de 10 mezclas diferentes.

Los ensayos mal hechos pueden falsear los ndices de calidad del concreto en uno u otro sentido, de aqu laimportancia de conocer Sey en caso que sea necesario, disminuir su magnitud durante el mejoramiento de lastcnicas de ensayo (Tabla 6).

Tabla 6. Desviaciones estndar de los ensayos Se, en Kgf/cm2

Tipo de control

malo usual excelente

Obra > 9 6 a 9 < 6

Laboratorio > 8 5 a 8 < 5

En la Tabla 6 se dan unos estimados de los valores que suele alcanzar Sesegn distintas condiciones decontrol de los ensayos, (vase punto 7.6.1.4).

7.4.2 Variacin entre mezclas

Si los ensayos que se hacen a cada mezcla, se representan por su valor medio y se calcula la desviacinestndar entre las mezclas correspondientes a un mismo tipo de concreto, se obtiene la dispersin entremezclas o dispersin con la cual se est fabricando el concreto (); sta ser la desviacin estndar con lacual se entrar en la frmula (7-1) antes descrita.

En realidad la desviacin estndar entre mezclas calculada de esta forma, est tambin influida en parte porla variabilidad del ensayo, no obstante cuando su magnitud est controlada es bastante menor que la primera,la cual queda entonces poco afectada, (vase punto 7.6.1.4).

7.4.3 Calificacin de la empresa

Cada empresa productora de concreto (constructora o premezcladora) tiene su forma de trabajo y sistema decontrol de calidad, lo que da lugar a que en bastantes casos, las empresas trabajen con ndices propios devariabilidad del material que son casi constantes o que se mueven dentro de lmites relativamente reducidos,esto considerando incluso mezclas de diferente diseos y produccin de concreto en diferentes lugares. Elconocer estas caractersticas de la empresa, por lo menos la desviacin estndar promedio con la cualtrabaja, es tambin otro ndice de la calidad del concreto que en ciertas circunstancias puede resultar decisivopara la aceptacin o el rechazo del material.

7.5 Aspectos del control

7.5.1 Probetas por ensayo

Para determinar los parmetros estadsticos entre las diferentes mezclas de un mismo tipo de concreto, acada muestra del material se le deben hacer como mnimo dos pruebas idnticas, las cuales a estos efectos,constituirn en su conjunto un ensayo cuyo resultado vendr dado por el valor promedio de las dos o ms

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pruebas efectuadas. As cada ensayo a compresin se har con dos o ms probetas normativas tomadas dela misma muestra y ensayadas a la misma edad siendo el valor del ensayo la media aritmtica de losresultados de esas dos o ms pruebas.

La razn de utilizar para cada ensayo, dos o ms probetas en vez de una, es la de minimizar el efecto que ladispersin del ensayo puede tener sobre la dispersin entre mezclas. Adems del procedimiento tiene laventaja de que se pueden obtener a la vez estimados de ambos tipos de dispersin. As, si se utilizan dosprobetas por ensayo, que es lo ms habitual, cuando se tengan los resultados de 15 ensayos (30 probetas),se cumplirn los requisitos indicados en el punto 7.4.1 para conocer la desviacin estndar del ensayo con ungrado de confiabilidad aceptable.

Para estimar la desviacin estndar entre slo dos probetas compaeras el procedimiento ms adecuado esdel rango ponderado, indicado en el punto 6.2.2.3, al cual corresponder un factor K2 de ponderacin quesegn la Tabla 3, es de 0,8865. El rango d, ser aqu la diferencia (en valor absoluto) entre las resistencias

de las dos probetas compaeras, siendo el rango promedio d , para n ensayos (n parejas).

ddin

n=

1 Se= 0,8865. d

Con menos de 15 ensayos (30 probetas) el valor de la desviacin estndar del ensayo, es menos confiable,

tanto menos cuando menor sea el nmero de datos de que se disponga.

A veces es costumbre preparar una probeta adicional a las normativas para ser ensayada a los 7 das deedad: al no ser sta la edad normativa especificada, ello es perfectamente vlido como indicio informativo, sinembargo, al estar formado el ensayo por una sola probeta, la dispersin propia del ensayo influye de maneraimportante en los resultados que con frecuencia proporcionan informacin engaosa.

7.5.2 Muestreo

La frecuencia de la toma de muestras de concreto para su ensayo, debe ser tal que no queden partes delmaterial cuya calidad no se conozca. Para esto no es necesario desde luego, el ensayar todas y cada una delas partes del material, debido a la forma que tienen de distribuirse las resistencias; por otro lado sin embargo,la necesidad de conocer los parmetros de la distribucin y la posibilidad de que se produzcan mezclas

espordicas de mala calidad (fuera de la distribucin), obligan a una cierta frecuencia de muestreo.

No es posible dar reglas de validez general que cuantifiquen de manera precisa esta frecuencia. Ello se debea las numerosas variables diferentes que intervienen en el problema. Sin embargo a ttulo de gua se puedentomar como suficientes para el control rutinario de cada clase de concreto, las siguientes:

a) Una muestra por cada 14 unidades de produccin.

b) Una muestra por cada 50 m2de superficie de obra de concreto.

c) Una muestras por cada da de trabajo.

d) Seis muestras en total (para toda la obra).

De estos cuatro criterios se aplicar el que para el tipo de concreto de que se trate, exija un mayor nmero demuestras.

Independientemente de esto se debe estar preparado para la toma y ensayo de muestras de mezclas que porcualquier motivo parezcan anormales o sospechosas. Estas muestras no se considerarn para el ulterioranlisis estadstico pero s se les aplicarn los criterios de aceptacin y rechazo del punto 7.6.

7.5.3 Edad de ensayo

En nuestro medio la resistencia que se especifica habitualmente, es la de 28 das de edad; sin embargopueden ser especificadas resistencias a otras edades, o puede ser conveniente conocerlas aunque no seande especificacin.

7.5.3.1 Las resistencias a edades menores de 28 das, son tiles en cuanto que permiten inferirprematuramente, con mayor o menor precisin, las que tendr el material a la edad normativa. La relacin deproporcionalidad entre ambas edades, slo puede ser conocida con seguridad, mediante ensayos hechos conlos mismos materiales y en las mismas condiciones de trabajo; cualquier cambio puede invalidar los factores

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de clculo. Esto es especialmente vlido para establecer las relaciones entre las resistencias obtenidas enensayos acelerados de cualquier tipo y las resistencias normativas.

7.5.3.2 Las resistencias a edades tempranas deben ser objeto de especificacin en ciertos tipos deconstruccin para los cuales son ms crticas que las resistencias a 28 das; incluso estas ltimas puedencarecer de inters por ser seguro que se obtendrn si se cumplen las tempranas (segn las leyes generalesde comportamiento del concreto); as sucede con los concretos para los sistemas de paredes estructurales(tnel y otros) en los que el uso econmico de encofrados obliga a desencofrar a las pocas horas del vaciado,a veces hasta 8 12 horas solamente. Tambin para los prefabricados en general es crtico el uso del molde,as como la posibilidad de traslado del elemento; cuando son pretensados es decisivo adems, el momentodel corte del cable.

En todos estos casos el calculista o el especialista correspondiente, deben establecer las resistenciasnecesarias para efectuar las operaciones crticas y a ellas habr que atenerse para el control del concreto,mediante la determinacin de las resistencias del material que se coloca a las edades involucradas.

7.5.3.3 Tambin a edades ms largas de los 28 das, puede ser necesario o interesante conocer la capacidadresistente de algunos concretos. As sucede con los que no van a recibir carga inmediata, especialmente sise hacen de forma que desarrollen sus resistencias con relativa lentitud. El ejemplo ms evidente son losconcretos masivos para presas hidrulicas, para los cuales es ms crtico el desarrollo de calor que el de lasresistencias, por lo que se suelen utilizar concretos de muy lento desarrollo. En estos casos se suelo usar

como edad normativa la de 90 das y a veces la de 180 das.

7.5.4 Eliminacin de resultados

Como regla general es conveniente establecer que en principio no se deben eliminar valores ni de pruebas nide ensayos que aparenten ser anormales por tener magnitudes diferentes de las habituales. Es frecuente quevalores que a primera vista parecen errados, correspondan a magnitudes extremas de las poblacionesestadsticas, cuyos parmetros resultarn falseados si no se incluyen estos valores.

7.5.4.1 Son excepciones las muestras indicadas en el punto 7.5.2, tomadas por haberse observado algunaanormalidad en las mezclas.

7.5.4.2 Cuando para el ensayo se toma ms de las dos probetas usuales, tambin es posible establecer con

una base probabilstica algn criterio para la eliminacin de valores supuestamente anormales, quedandocomo valor del ensayo el promedio de los restantes.

7.5.4.3 Cuando se dispone de suficiente nmero de datos, en todo caso ms de 30, y aparece un valorexcepcionalmente alejado del promedio, puede ser eliminado en base a un criterio de probabilidad deocurrencia que se fije y que se aplique tanto a los valores inferiores como a los superiores.

7.5.4.4 Cuando se comprueba que un ensayo o una prueba fueron mal ejecutados, los correspondientesresultados tambin deben ser eliminados como elementos de juicio para el control.

7.6 Criterios de aceptacin y rechazo

7.6.1 Criterios generales

Con las bases estadsticas antes detalladas, se pueden establecer criterios para saber si un determinadoconcreto cumple con los requisitos fundamentales de resistencia caracterstica y cuantil.

7.6.1.1 Dado que hasta los 28 das no se cumple la edad normativa para el ensayo a compresin (en casosespeciales esta edad puede ser diferente de 28 das), hasta esa fecha la calidad del material en cuanto aresistencia, debe ser considerada en base a otros criterios. Si no se dispone de otros antecedentes, un buendiseo de mezcla y adecuados controles de los materiales componentes, del mezclado y del transporte debenser suficientes. Si hay antecedentes de mezclas anteriores hechas en similares condiciones, incluidas lasmezclas de prueba de laboratorio, o de relaciones de resistencias a edades ms tempranas con las de 28das, ensayos acelerados y otros, en base a ellos se podrn lograr mezclas ms ajustadas. En todo casoantes de los 28 das, es decir ya desde las primeras mezclas que se hacen, son pertinentes las correccionespara conseguir el asentamiento y la relacin agua / cemento estimados como convenientes.

7.6.1.2 El cumplimiento con la resistencia media, segn se establece en el punto 7.2, es una garanta de lacalidad del concreto; sin embargo cuando se dispone todava de pocos ensayos, la media que stosproporcionan resulta imprecisa con relacin a la media verdadera del material. Aplicando la frmula (6-2) a un

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concreto de x = 260 Kgf/cm2, = 40 Kgf/cm2y estimando una probabilidad de ocurrencia de 95% (Z = -1,645)se tiene que la media verdadera tendr dicha probabilidad de 95% de encontrarse entre los lmites.

n

x

n

Zx

40645,1260=

=

Con 1 ensayo: 194 < < 326

Con 10 ensayos: 239 < < 281

Con 30 ensayos: 248 < < 272 (vese Nota 1)

Nota 1. En el ejemplo se utiliz x = 260 como una constante, en la prctica, sin embargo esta media tendr algunasvariaciones segn el nmero de ensayos de que provenga.

Como se aprecia, el margen con 1 ensayo e incluso con 10 ensayos, resulta demasiado amplio para ofrecersuficiente garanta.

Este mismo mtodo se puede utilizar para cualquier otro nmero de ensayos que se desee, as como paraaveriguar el nmero de ensayos que sera necesario realizar para obtener una precisin dada; incluso,

despejando de la frmula, permite calcular el grado de control que habra que ejercer para obtener unascondiciones de precisin dadas.

7.6.1.3 Los resultados individuales anormalmente bajos o altos pueden ser estudiados mediante la frmula(7-1); as, si en el ejemplo del punto 7.6.1.2, se encuentra un valor de ensayo de x i= 140 Kgf/cm

2, se puedecalcular la probabilidad de que se diera este valor a uno menor que l, despejando Z:

Z=

= 140 260

403 000,

A este valor corresponde en la Tabla 4 una probabilidad del 0,13%. El que un valor corresponda con estabaja probabilidad sea aceptable o no, depender del nmero de ensayos que se hayan hecho: dentro de un

gran nmero de ensayos100

0 13 2 385, x o mayor

el valor se puede considerar estadsticamente lgico

(probabilidad del 50%) sin que indique mala calidad del material.

7.6.1.4 Cuando se encuentran valores altos de la dispersin del ensayo Se,(del orden de o algo menores),es posible averiguar la dispersin debida al concreto mediante la frmula (6-3). As un concreto que con unaSede 30 Kgf/cm

2, da una desviacin estndar de 50 Kgf/cm2, tendr una del material de:

)30()50( = 40 Kgf/cm

7.6.2 Criterios especficos

Como criterios de aceptacin del concreto, o de aceptacin y rechazo, se establecen dos que a la sencillez de

su aplicacin, unen la de que son utilizables ya desde que se dispone de los primeros resultados de losensayos, garantizando con un buen nivel de probabilidad que el material est cumpliendo los requisitos deresistencia caracterstica y de cuantil requeridos.

Para que el concreto sea aceptado es necesario que cumpla simultneamente los requisitos establecidos enambos criterios. Ambos se refieren a las resistencias a compresin normativas del concreto.

7.6.2.1 El primer criterio establece que la media de los resultados de cada tres (3) ensayos consecutivosdebe ser igual o mayor que la resistencia especificada de clculo, F c. Si el concreto no cumple con elrequisito del criterio no por ello es rechazado; en este caso la mezcla debe ser mejorada y la frecuencia de los

ensayos aumentada.CCr3 F

3

'F =

zx Fcr= Fc+ Z. Nota 2)

Nota 2. Z y Z son ambos ndices de probabilidad de la distribucin normal tipificada (Tabla 4), pero representandiferentes poblaciones: Z, la de los ensayos individuales y Z la de los promedios de cada tres (3) ensayos consecutivos.

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Considerando el cuanti l del 5% (Z = -1,645), se tiene que: Z = -2,85

O sea que este criterio es independiente del nivel de resistencias o de desviacin estndar con que se esttrabajando.

A esta Z corresponde una probabilidad de ocurrencia (Tabla 4) del 0,22%; o sea que 2 3 de cada 1.000promedios (uno de cada 455) pueden no cumplir el criterio y ser estadsticamente vlidos. En los requisitosque adoptan este criterio, se establece sin embargo como garanta adicional y facilidad de uso que

absolutamente todos los promedios cumplan con el criterio para que el concreto sea aceptado.

7.6.2.2 El segundo criterio establece que todos y cada uno de los resultados de ensayos individuales (cadauno promedio de dos o ms pruebas) debe ser igual o mayor que la resistencia especificada de clculodisminuida en 35 Kgf/cm2: x i> Fc- 35 Kgf/cm

2. Es decir en definitiva establece una resistencia mnima.

xi= Fc- 35 = Fcr- Z. Fcr= Fc+ Z. (Nota 3)

Nota 3. Z y Z corresponden a la misma poblacin pero a distintas magnitudes: Z a Fc y Z a Fc- 35.

Considerando que Z = -1,645, se tiene que: Z = -1,645 -35

(7-3)

Es decir que el criterio depende estadsticamente del grado de control ( ) con que se est trabajando(tambin se podr hacer depender del nivel de resistencias). En la frmula (7-3) con = 35 Kgf/cm2, Z = -2,645, a la que corresponde una probabilidad de ocurrencia del 0,41%; o sea que un (1) ensayo de cada 244puede no cumplir el criterio y ser estadsticamente vlido. Para un = 70 Kgf/cm2, Z = -2,145, a la quecorresponde una probabilidad de ocurrencia del 1,60%, o sea un (1) ensayo de cada 63. Sin embargo al igualque para el primer criterio se establece que todos y cada uno de los ensayos deben cumplir con este requisitopara que el concreto sea aceptado, lo cual es una garanta adicional, especialmente para los concretos debajo nivel de control.

El no cumplimiento de este criterio hace que en principio el concreto sea rechazado, debiendo comprobarsehasta donde ello sea posible, si es realmente cierto que el concreto no cumple y de ser as, estudiar comopuede el material colocado afectar la seguridad de la estructura de la que forma parte.

7.6.3 Rechazo

Cuando por cualquiera de los criterios sealados, generales o especficos, pero especialmente por el punto7.6.2.2, se sospecha que el concreto no est cumpliendo con la calidad pretendida, se deben haceraveriguaciones y tomar medidas segn se indica en los prrafos siguientes.

7.6.3.1 Una primera comprobacin es la de si los ensayos fueron bien hechos. Es relativamente frecuenteencontrar evidencia de falla en alguno de los puntos sealados en la Tabla 2. En este caso, adems de tomarlas medidas para corregir el defecto, los ensayos se consideran como no afectados, debiendo estimarse lacalidad en base a los ensayos efectuados a otras partes del material, a la calidad promedio general que vateniendo el concreto, a la variabilidad y garanta de la empresa que lo produce, y otros.

En caso de corresponder los ensayos mal efectuados a las primeras mezclas que se fabrican y de no

disponer de antecedentes, puede ser necesario tomar y ensayar algunos ncleos que representenadecuadamente al concreto colocado.

7.6.3.2 Si el nmero de ensayos del mismo tipo de concreto que se han realizado es alto, mayor de 30, losresultados comprobados que parezcan anormalmente bajos, pueden ser estudiados segn los principiosestadsticos y se pueden tomar decisiones en base a su probabilidad de ocurrencia dentro de la distribucinnormal. Estos resultados pueden formar parte o no de la poblacin estadstica: si forman parte de ella, sedebe revisar si la misma est cumpliendo con los requisitos de resistencia caracterstica y cuantil.

7.6.3.3 En el caso de ensayos comprobado que indican resistencias bajas, se llega a una situacin en que elproblema cae fuera del control del concreto como material (salvo en lo que respecta a mejorarlo en el futuro).Las decisiones sern aqu de tipo estructural, debiendo revisarse si el material puede o no ser aceptadodentro de la estructura sin que quede comprometida la seguridad de la misma. Para estas decisiones son

importantes: Las resistencias reales que tiene el concreto, la cantidad colocada y el lugar en que est situada.As mismo es importante estudiar si la baja calidad del material puede afectar su durabilidad.

Las decisiones que se tomen en esta etapa se pueden resumir en tres:

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a) La baja calidad del concreto es seguro que no afecta ni la seguridad ni la durabilidad de la obra.

b) Hay dudas respecto a los extremos indicados en a).

c) La seguridad y/o durabilidad de la estructura quedan evidentemente afectadas de forma no aceptable.Esta ltima decisin puede ser tomada con mayor seguridad, cuanto mayor nmero de ensayos e informacingeneral se tenga sobre el concreto de baja calidad.

7.6.3.4 En el caso b) antes sealado y eventualmente en el caso c), puede ser necesaria una mayorinformacin sobre la calidad del concreto problema. Esta debe ser obtenida mediante nuevos ensayosdestructivos y no destructivos que se hagan al concreto colocado. La heterogeneidad del material y ladelimitacin de la zona en que est colocado dentro de la estructura, se averiguarn mediante ensayos nodestructivos cuidadosamente ejecutados por personal especializado. Los ms adecuados al respecto son lasmedidas de velocidad de propagacin de ultrasonidos.

Los niveles de resistencia se averiguarn mediante la toma y ensayo de suficiente nmero de ncleos deconcreto, los cuales en ningn caso podrn ser menos de 3 por cada zona dudosa. Luego se vuelven areplantear las posibilidades a) y c) indicadas en el punto 7.6.3.3

7.6.3.5 Una vez establecida la evidencia de que la seguridad y/o durabilidad de la estructura, estncomprendidas por la baja calidad del concreto, antes de proceder el derribo y sin perjuicio de las multas que

se hayan establecido al respecto y del pago de daos y perjuicios, se pueden estudiar las posibilidades derefuerzo, mejora de la durabilidad del material o uso de la estructura para otros fines que exijan menor nivelde resistencia.

Nota 4. En ausencia de equivalencias disponibles a partir de resultados efectuados sobre probetas realizadas con losmismos materiales, se adoptar la ecuacin de equivalencia propuesta por la ACI 318 para equiparar resistencias acompresin y a flexin mientras se obtienen los resultados de correlacin necesarios. Esta ecuacin es

crFMR = 5,7 (en psi) crFMR = 9896,1 (en kg/cm

2)

De acuerdo a esto, debe siempre considerarse que para los proyectos de pavimentos el valor especificado es el mdulode rotura a flexin por carga a 3 puntos (vese Norma COVENIN 342). Por ejemplo, asumiendo que se admite un valormnimo equivalente al valor de diseo disminuido en 35 kg/cm2, esto quiere decir que a efectos de MR, el valor mnimo

aceptable en un ensayo vlido ser el equivalente al MR especificado, disminuido en 11,8 kg/cm2

Nota 5. El valor de la media mvil para tres (03) ensayos consecutivos se plantea debe ser igual o superior al valor deMR estipulado para el proyecto. En la prctica, y tomando como base la aplicacin de la ecuacin:

n

Zx

= (1) y partiendo que = ZFF ccr (2)

si aceptamos el criterio de la media mvil descrito anteriormente (para 3 ensayos consecutivos) esto quiere decir que laecuacin (1) toma la forma

ccr FZ

Fx

=

3

3

(3); igualando trminos y reduciendo la ecuacin queda 3 ZZ=

Siendo Z la probabilidad de ocurrencia de un ensayo y Z la probabilidad para 3 ensayos consecutivos.

Como este punto no es dependiente de valores de dispersin puntuales, o de resistencias mecnicas, su aceptacinimplica que estadsticamente 0,22% de los ensayos que se efecten pueden no cumplir con el criterio sin que estoimplique que el concreto deba ser rechazado, similar a lo que ocurre con los ensayos a compresin.

En el caso de diseos de pavimentos efectuados por AASHTO93 (o anteriores), estos criterios resultan excesivamenteestrictos, toda vez que el diseo incorpora factores de seguridad para manejar un valor de MR promedio. Sin embargo,para diseos efectuados por mtodos como el de la PCA, o aquellos que basan el diseo de espesores en valoresabsolutos de MR (como los modelados por tcnicas de elementos finitos), este criterio resulta adecuado.

Por lo anterior, se plantea la aceptacin del criterio original, esto es, la media de los resultados de tres ensayosconsecutivos debe ser igual o mayor que la resistencia especificada de clculo, tomando en cuenta que el proyectista est

consciente de esto y pueda ajustar correspondientemente sus coeficientes de seguridad en el clculo al momento derealizar el proyecto.

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7.7 Representacin grfica

Una forma de visualizar cmodamente los resultados del control y de detectar anormalidades de la calidad, esla representacin grfica de los resultados de los ensayos. Es posible hacer varios tipos de grficos; los quese dan a ttulo de ejemplo en la Figura 4, suelen resultar de buena efectividad y son los ms visuales. Elprimero de ellos (grfico a) relaciona el nmero de la muestra (numeradas secuencialmente) con los valoresde cada prueba y del correspondiente ensayo (promedio de las dos pruebas), y contiene adems las lneas deFc- (35 Kgf/cm

2), lmite de aceptacin; Fc y Fcr

El grfico (b) utiliza la media mvil de cada tres ensayos consecutivos, es decir con cada nuevo ensayo deque se dispone, se calcula la media en l conjuntamente con los valores de los dos ensayos anteriores. Estegrfico permite visualizar el cumplimiento del primer criterio de aceptacin.

El grfico (c) tiene especial utilidad para el laboratorio; se refiere a la dispersin del ensayo, Se, obtenidacomo rango ponderado mediante la Tabla 3. En el caso del ejemplo, con dos pruebas por ensayo, la Seserla diferencia absoluta entre los dos valores, multiplicada por 0,8865. Para otro nmero de pruebas se utilizarla k correspondiente. En el grfico se utiliz la media mvil de los rangos ponderados de cada 10 ensayosconsecutivos, ya que colocar en el grfico los valores individuales de cada ensayo, debido a la variabilidad destos, no permite una buena visualizacin de la marcha del control. Tambin se incluye una lnea lmite de ladispersin que para que ese caso particular se estim aceptable.

Figura 4 Representaciones grficas ( conocida = 40 Kgf/cm)

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8 EVALUACIN DEL CONCRETO COLOCADO

En algunas circunstancias es necesario determinar la calidad del concreto cuando ya est colocado yendurecido. En la mayora de los casos, las averiguaciones de este tipo suelen estar ligadas a situacionesconflictivas, por vicios o por daos supuestos. Por lo general, esta necesidad se motiva debido a dos causasfundamentales:

- Cuando el control de calidad del concreto colocado en una obra nueva arroja resultados inferiores a la

resistencia especificada Fco cuando se presentan dudas acerca de la veracidad de dichos resultados, osobre el proceso de colocacin.

- Cuando se requiere conocer la calidad del concreto de una obra existente, bien sea por la falta deinformacin sobre sus caractersticas o condiciones, por posibles vicios de construccin, en los casos dedeterioro mecnico o qumico, o en los casos de adecuaciones sismorresistentes, reparaciones, refuerzos,ampliaciones o modificaciones de la edificacin original.

Desde el punto de vista normativo, el nico ensayo que tiene lmites especificados es el de los ncleos. Peroen la prctica se cuenta con otros muchos ensayos que, bien ejecutados e interpretados por especialistas,permiten conocer la calidad del material con un alto grado de confianza. Hay observaciones visuales, pruebasfsicas o mecnicas y pruebas qumicas.

En la presente Norma se describen los ensayos ms comunes para estos fines. Los ensayos no destructivos,

si bien se suelen hacer mayoritariamente en casos de duda sobre la calidad del concreto ya colocado, estnganando aceptacin, poco a poco, como pruebas orientadoras para importantes acciones y decisiones enobra, que facilitan su ejecucin y buena marcha. Estos ensayos, para aportar informacin aceptable,requieren una planificacin y ejecucin adecuadas y ser realizados por personal especializado.

Ensayos que se hacen con otra finalidad o por otras causas, como pueden ser los qumicos en caso deincendio o en caso de corrosin, no se tratarn en este texto.

8.1 Ncleos

Los ncleos (core-drill), son probetas cilndricas cortadas y extradas de la masa de concreto endurecido. Paraello se usan brocas tubulares de pared delgada y de distintos dimetros, acopladas a un motor que las hacegirar sobre su propio eje. Para cortar el concreto, las brocas disponen de una corona de diamantes

industriales en su extremo, la cual generalmente se refrigera mediante flujo de agua. El procedimiento esrelativamente lento y costoso, por lo que en la planificacin de la investigacin, se debe procurar tomar elmenor nmero posible de ncleos.

Para la extraccin y ensayo de los ncleos se debe seguir la Norma Venezolana COVENIN 345, Mtodo parala extraccin de probetas cilndricas de concreto endurecido. Es importante tener en cuenta las siguientesconsideraciones: el nmero mnimo de ncleos a extraer en cada zona dudosa a estudiar es de tres; se debeescoger en esa zona, la regin que menos afecte la capacidad resistente; se debe evitar cortar los aceros derefuerzo. El dimetro de la broca depende del tamao mximo del agregado empleado. Para dimetrosmenores a 7,50 cm existen ciertas correcciones en los resultados y ofrecen poca confiabilidad y grandesdispersiones. Las brocas ms frecuentemente empleadas son las de 7,50 cm y 10,00 cm. La oquedad dejadapor el ncleo al ser extrado del elemento estructural, deber ser reparada convenientemente mediante unameticulosa limpieza del orificio, impregnacin con adherente epxico y el posterior relleno con mortero de

cemento no contrctil o mortero epxico.

El concreto de los ncleos extrados no coincide exactamente en su comportamiento con el concreto de lasprobetas normativas ensayadas en el laboratorio, debido a varias razones entre las cuales destacan losdiferentes procesos en la compactacin y curado del material, en el procedimiento de obtencin de lasprobetas (cortadas versus moldeadas) en la edad del concreto al momento de los ensayos, entre otras. Lasnormas consideran que ambos especmenes (ncleos vs. cilindros) no son equivalentes y establecen criteriospara la aceptacin o el rechazo. Para que estos criterios sean aplicables a los resultados de los ncleos, suensayo debe ceirse estrictamente a la citada Norma Venezolana COVENIN 345.

Para el manejo de los datos de los ensayos de los ncleos, se deben aplicar los siguientes principios:

a) La media mvil de cada tres ncleos consecutivos no debe ser inferior al 85% de la resistenciacaracterstica. Esta es una de las razones para tomar tres ncleos o ms. Es una medida de prudencia tomar

la media de los tres de menor resistencia en cada zona. c3 F85,0N (8-1)b) Ninguno de los ncleos debe tener una resistencia por debajo del 75% de la resistencia caracterstica.

cF75,0iN (8-2) Ambos principios son de cumplimiento simultneo y obligatorio.

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Para la interpretacin de los resultados, la norma no es totalmente explcita, pero es perfectamente vlidoaprovechar los principios sealados anteriormente para relacionar los datos del ensayo con la supuestaresistencia del concreto colocado, a travs de las siguientes expresiones:

85,0/3NFc = 75,0/FC iN= (8-3) tomando como estimado el menor valor FCobtenidoLa toma, ensayo o interpretacin de los resultados de los ncleos, requiere una gran fidelidad alprocedimiento normativo y un experimentado conocimiento de toda la tecnologa involucrada, ya que se sabeque, para una misma zona de una misma pieza estructural, puede haber diferencias en los resultados, de

acuerdo a que el ncleo haya sido vertical u horizontal o que el concreto sea de alta o de baja resistencia oque el dao posible de la broca sobre el cilindro extrado provenga de haber usado un dimetro pequeo ouna inadecuada fijacin del equipo perforador, etc. En los casos de duda de la calidad del concreto en unaobra, la decisin de tomar ncleos debe corresponder a profesionales conocedores y la contratacin de surealizacin e interpretacin debe estar en manos de expertos.

8.2 Ultrasonido

Este ensayo consiste en medir el tiempo que tarda un impulso ultrasnico en atravesar la masa del concretoque se est investigando. En cierto modo se est midiendo el mdulo de elasticidad dinmico del concreto elcual, parcialmente, se relaciona con la resistencia mecnica del material.

La tcnica ms comn y confiable es la medicin directa que consiste en colocar el emisor y el receptor

enfrentados en dos caras opuestas del elemento a estudiar. Ambos terminales deben establecer un buencontacto con la superficie del concreto, evitando vacos intermedios donde resulta muy baja la Velocidad depropagacin. Para lograr ese buen contacto se les unta a los terminales una capa de grasa especial. Ambosterminales estn conectados a un aparato que, por interferencia electrnica, indica el tiempo de trnsito delpulso ultrasnico (t) entre la salida y la llegada de la onda. Conocida la distancia (L) entre ambos puntos demedicin, se obtiene la velocidad caracterstica (L/t) del concreto en esa zona, expresada en Km/s, o en m/s.

A mayor velocidad, mayor mdulo de elasticidad y mayor resistencia.

Para que los resultados del ensayo de la velocidad del pulso ultrasnico sean confiables, se deben cuidar lossiguientes aspectos:

- El aparato de ensayo debe estar estrictamente calibrado y usarse en la correspondiente escala deapreciacin. El equipo se suministra con una barra que hace las veces de patrn de referencia.

- Los terminales deben estar en perfecta oposicin. Para lograr eso es bueno mantener fijo un terminal ymover ligeramente el opuesto, hasta determinar la lectura mnima. La medicin de la distancia entreterminales (L) debe realizarse con precisin al milmetro.

- Se debe evitar, en lo posible, la presencia del acero de refuerzo en la lnea entre los terminales. Por eso esbueno contar previamente con los planos de detalle estructural o con equipos electromagnticos especialespara detectar la ubicacin de las armaduras, conocidos como pachmetros.

- Se debe tener alguna idea del estado de humedad del concreto, ya que ella favorece la velocidad detransmisin.

Los valores de velocidad de pulso ultrasnico no deben convertirse directamente, y de una manera general,en resistencia mecnica del concreto. Sin embargo, estudios detallados de correlacin entre resultados deultrasonido y resultados de probetas normativas o ncleos, representativos del mismo concreto que se estevaluando, pueden autorizar el uso de esas velocidades para estimar la calidad del concreto en otras partes

de la misma obra. Al final de este Captulo se informa sobre esa posibilidad.Otro uso del ensayo ultrasnico es la deteccin de posibles defectos internos del concreto, tales como grietasde tamao importante o macrohuecos.

Igualmente til es el empleo del ultrasonido para delimitar zonas de una estructura donde el concreto seahomogneo en trminos de velocidad de propagacin. Para cumplir esta condicin se acepta que ladesviacin estndar de la velocidad medida sea inferior a 110 m/seg. Svel < 110 m/s

Cada zona podr ser comparada, en trminos de velocidad de propagacin, con otra previamente aceptada,en funcin de la resistencia normativa obtenida por resultados de cilindros o ncleos.

En casos especiales se pueden utilizar otras posiciones de los terminales para el ensayo de ultrasonido: Latransmisin semi-directa, cuando los terminales se colocan sobre caras adyacentes de un elemento

(superficies en esquina), siempre que mantengan constante la distancia entre los puntos de contacto; y latransmisin indirecta, cuando se colocan sobre el plano de una misma cara. Estas posiciones son tiles paradetectar alguna posible falla interna o cercana a la superficie como grietas, delaminaciones, daos porincendio, etc.

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8.3 Ubicacin del acero de refuerzo

Tanto la extraccin de ncleos como la medida ultrasnica requieren evitar lo ms posible coincidir con laposicin de los aceros de refuerzo, por lo cual es conveniente conocer la ubicacin de las armaduras dentrodel elemento en estudio. Para ello se emplean equipos denominados magnetmetros o pachmetros, cuyoprincipio se basa en registrar la alteracin de la corriente elctrica que circula entre dos polos magnticos,ante la cercana de un metal.

Estos equipos tienen sensibilidad no slo sobre la cantidad de metal, sino sobre su direccin, lo cual permitedibujar sobre la superficie del elemento estructural la ubicacin y disposicin de las armaduras. Existenequipos modernos digitales que permiten tambin definir el dimetro de las barras o el espesor derecubrimiento, no obstante la precisin es muy limitada.

8.4 Esclermetro

El esclermetro o martillo de Schmidt es un aparato que mide la magnitud del rebote de cierta masa de aceroque se hace golpear sobre la superficie del concreto. El golpe se produce al liberar la energa de un resorteque impulsa la masa metlica sobre el concreto. El resorte se dispara cuando la presin que ejerce eloperador con el aparato sobre la superficie de concreto, llega al punto conveniente. El rebote es medido enuna escala graduada, siendo evidente, en general, que a mayor rebote mayor dureza superficial.

El aparato debe colocarse siempre perpendicular a la superficie del concreto y presionarse firme y lentamentehasta lograr el disparo del resorte. El valor del rebote o rechazo, conocido como ndice Escleromtrico, estinfluido por varias circunstancias. El ngulo que forma el aparato con la horizontal afecta la magnitud delrebote debido la influencia de la aceleracin de la gravedad; por ello el fabricante del equipo ha colocado en elaparato un grfico con claras instrucciones para la correccin, incluyendo los casos de ejes inclinados.

Otras circunstancias que afectan la magnitud del rebote son de ndole particular, como lo fortuito de aplicar elaparato sobre un punto donde se encuentra un poro importante de la masa, con lo cual el rebote dar unresultado poco representativo. O si el disparo es hecho en un punto inmediatamente encima de un granogrueso de piedra o de un refuerzo metlico con muy escaso recubrimiento; tampoco en esos casos el reboteser representativo. Por estas razones, los manuales de uso del esclermetro permiten, del conjunto dedisparos para cada zona, descartar aquellos que se vean notablemente superiores o inferiores al promedio.

Cuando el esclermetro se usa sobre superficies de elementos de concreto que ya han cumplido una ciertaedad expuestas al medio ambiente, se seala en los manuales de uso la necesidad de raspar esa superficiecon un esmeril, para eliminar en esa forma la costra que sobre el concreto se ha producido por el fenmenode carbonatacin.

El ensayo escleromtrico puede ser considerado como un valioso auxiliar dentro de un plan general demediciones, pero en s mismo no puede ser relacionado con la resistencia del concreto, por lo cual no sepermitir utilizar como nico ensayo para evaluar cuantitativamente la calidad del concreto endurecido. Paraello se requerira una minuciosa calibracin por correlacin contra el concreto que se desea evaluar,correlacin no siempre fcil de lograr por las altas dispersiones que produce el esclermetro.

ESCLERMETRO ULTRASONIDO NCLEOS

Figura 5 Tipos de Ensayos

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8.5 Plan de evaluacin

Para determinar la capacidad resistente de las diversas partes de una estructura o de toda una edificacin, sedebe comenzar con una detallada y bien planificada inspeccin visual en la cual, con documentacin escrita ygrfica se hagan evidentes los defectos ms importantes y se sealen las reas ms afectadas, si es el caso.

La accin siguiente consiste en realizar un conjunto de ensayos en forma escalonada. Se deben iniciar con elesclermetro, dada la rapidez y la sencillez de su manejo. Se hacen numerosas medidas abarcando la mayor

proporcin de toda la gama de posibles variaciones en la calidad del concreto presente.

De acuerdo a los resultados del ndice escleromtrico, las partes estudiadas se deben clasificar en niveles decalidades, estableciendo categoras, separadas entre s de acuerdo a rangos del ndice escleromtrico que sedeterminen. Sobre este nuevo mapa de calidades se puede proceder ms convenientemente a lasexploraciones con ncleos y ultrasonidos. Parece lgico comenzar con medidas ultrasnicas, ms rpidas yde menor dao estructural. La extraccin de ncleos quedara concentrada a explorar puntualmente estasdistintas categoras establecidas con el esclermetro y el ultrasonido, con lo cual se logra una muestraaltamente representativa.

A veces un mismo elemento estructural tiene diferencias de calidad entre sus diversas partes.

La extraccin de ncleos se debe hacer en las reas decididas por la planificacin previa. Es lgico extraer, al

menos, tres ncleos de las zonas que esclerometra y ultrasonido hayan estimado como de menor calidad.Algunos textos sobre patologa recomiendan obtener, adems, tres ncleos de la zona intermedia y tres de lamejor. El especialista que dirija el equipo de profesionales dedicado a atender la globalidad del estudio, estaren condiciones de ponderar el nmero y tipo de ensayos, en funcin de la importancia de la obra y de lacapacidad presupuestaria.

Se calcula el promedio de resistencia de cada grupo de ncleos (N ), as como el de cada grupo de

mediciones ultrasnicas ( V). Para el caso del ultrasonido, por ejemplo, la ecuacin es:

R b m= . V (8-4)

donde los valores b, m, constantes particulares para ese concreto, se deben establecer por mnimos

cuadrados. Si el proceso de evaluacin fue adecuadamente ejecutado, los coeficientes de correlacinestadstica no deben ser inferiores al 95%. Con ese grado de precisin es posible estimar, con bastanteseguridad, las resistencias de cualquier zona o parte de un elemento que haya sido evaluado por ultrasonido.En lugar de la ecuacin puede trabajarse directamente con la grfica experimental que relaciona la resistenciacon la velocidad.

Mediante estos planteamientos es posible realizar una evaluacin precisa y confiable de las estructuras, sibien debemos reconocer que a veces se presentan situaciones especiales que se salen del esquema generalindicado. Profesionales de la patologa estructural, de reconocida trayectoria y experiencia, estarn encondiciones de aportar ideas para resolver esos puntos especficos.

BIBLIOGRAFAAmerican Concrete Institute. ACI Standard Recommended Practice for Evaluation of Test Results ofConcrete (ACI 214-77).

Calavera, J. Patologa de Estructuras de Hormign Armado y Pretensado. INTEMAC, Madrid, Espaa, 1996.

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Grases, J. y Ramos, C. Principios de estadstica. Curso de materiales y ensayos. Instituto De Materiales YModelos Estructurales. Facultad de Ingeniera. Universidad Central de Venezuela, 1972.

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Porrero, J. Complemento a los apuntes de estadstica. Idem referencia anterior. 1978.

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Porrero, J.; Salas J., R.; Ramos, C.; Grases, J. Y Velazco, G. Manual del Concreto. SIDETUR, Caracas,1996.

DESCRIPTORES: Concreto, diseo del concreto, evaluacin del concreto, resistencia del concreto,estadstica aplicada al concreto, Ncleos, Ondas Ultrasnicas, Esclermetro.

Participaron en la revisin de esta norma: Acosta, Mario; guila, Idalberto; Beauperthuy, Jos Luis; Camacho, Nelson;Castorina, Alessandro; Delgado, Jos; Donadi, Lucio; Maniscalco, Agatino; Marcano, Marilina; Montoya, Francisco;Pimentel, Angelo; Prez R., Hernn; Santana, Matas.

Entidades que participaron en la revisin de esta Norma: AVECRETO; BRS Ingenieros, Cmara Venezolana de laConstruccin, Cementos Caribe, Cemex Venezuela, Instituto de Desarrollo Experimental de la Construccin, LAFARGEVenezuela, Lasueconaf, M

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