DOSIFICAR EL CONCRETO

Cómo dosificar el concreto

Dosificar es calcular las cantidad de cemento, arena, grava y principalmente de agua que necesitamos para obtener la resistencia adecuada, para este caso vamos a utilizar una resistencia a la compresión del concreto igual a 240 Kg/cm2.

De esta manera seguimos los pasos según el aceite que se los presentó en la siguiente tabla.

Para que se enojara mucho más fácil seguir estos pasos debemos tener primero las características físicas de los materiales los cuales hallamos mediante ensayos en el laboratorio. Así que estos fueron los resultados de nuestro material:

Primer y Segundo Paso: El revenimiento y tamaño máximo del agregado

En la tabla a continuación elegimos el revenimiento en centímetros según lo que vayamos a construir sean vigas o columnas muros zapatas, para nuestro caso es de columnas, de esta manera nuestro revenimiento sería de 10 cm, además en las características físicas de los materiales tenemos un tamaño máximo del agregado que es igual a 19 milímetros.

Tercer Paso: Cantidad de agua

Para esto nos sirve el revenimiento de 10 cm y el tamaño máximo del agregado de 19mm localizamos en la tabla para hallar la cantidad de agua en kilogramos estos valores está en armado o adecuados para un metro cúbico Así que la cantidad de agua sería igual a 205 kg/m3.

Además tenemos que agregar porcentaje de aire incluido en el agua dependiendo del tamaño máximo del agregado que es de 19 milímetros Así que localizando el porcentaje de aire Atrapado Entonces éste será igual al 2%.

Cuarto Paso:  La relación agua/cemento

Tenemos la tabla de relación a/c según la resistencia a la compresión  qué para nuestro caso es de 240 kg/cm2 el cual no tenemos en la tabla por tal motivo haremos Una interpolación entre los valores de 280 y 210 kg/cm2

Colocando los valores según la resistencia a la compresión y la relación a/c interpolando obtenemos el valor de X Qué es nuestra relación agua-/cemento = 0.633 para f'c= 240 kg/cm2

Quinto Paso: Cantidad de cemento

Hallando la  relación agua/cemento podemos obtener la cantidad de cemento con sólo despejar la fórmula y empezando la cantidad de agua que es 205 kg/m3, asi tenemos 323.85 kg/m3  de cemento

Sexto Paso:  Cantidad de grava

Para esto tenemos que tomar en cuenta el módulo de finura de la arena que es 2.7 y el tamaño máximo del agregado = 19 mm.

Con esto tenemos el valor en la tabla qué vamos a multiplicar con el peso volumétrico de la grava.

Entonces en la tabla tenemos 2.6 y 2.8 de módulo de finura en nuestro caso es de 2.7 el módulo de finura Entonces tenemos que localizar este valor Así que está en medio de los dos y localizando también el tamaño máximo del agregado de 19mm obtenemos el valor de 0.63

Así que sólo tenemos que multiplicar los 0.63 por 1520 kg/m3 y esto nos dará de 957.6 kg/m3 de grava.

Séptimo Paso:  Suma de materiales por metro cúbico

Así que teniendo los pesos lo dividimos para las densidades y obtenemos el volumen y en la tabla A2 hallamos un 2% de aire incluido esto lo colocaremos en el volumen como 0.02 el volumen total es de 0.739 m3 

Esto nos sirve para hallar la cantidad de arena que es el paso número 8.

Octavo Paso:  Cantidad de arena

Sabemos que estamos evaluando para 1m3 entonces a este le restamos los 0.739m3 de material que tenemos Así vamos a obtener el volumen de la arena y para allá la cantidad de arena sólo multiplicamos el volumen por la densidad de la misma necesitaríamos 615.96 kg/m3 de arena.

 Noveno Paso: Corrección de las proporciones según los porcentajes de humedad y absorción

Tenemos los signos porque según es porcentaje en humedad vamos añadir material pero en absorción vamos a quitar.

De esta manera podemos ajustar las proporciones de grava, arena y de agua.

Vamos añadir agua, cuando el material tienda absorber y vamos a quitar agua cuando el material tenga mucha humedad esto es el caso de los porcentajes según los materiales.

Así Terminamos con la Dosificación de Concreto según la resistencia de 240 Kg/cm2, pero si queremos obtener las proporciones para un cilindro de diámetro 15cm y altura de 30cm, entonces lo primero es conocer su volumen y hacer relaciones con los porcentajes de Dosificación para el metro cubico que calculamos, de la siguiente manera calculamos para la cantidad de cemento:

De esta manera vamos a Calcular las proporciones de cada material.

Alguna sugerencia o critica constructiva, déjalo en los comentarios

Estamos para ayudarnos. Gracias.!!

CONCRETO Y MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Contenido

• Definición de concreto
• Materiales 

Definición del concreto

El concreto es una mezcla de cemento arena grava y agua y muchas veces de aditivos, es uno de los procesos base más comunes en la construcción, por eso la importancia de conocer las cantidades la dosificación de los materiales, el tipo de material que se debe utilizar y el tipo de concreto que se requiere, entre los tipos de concreto más comunes tenemos el concreto estructural, concreto arquitectónico, concreto permeable, concreto autocompactable, concreto ligero y concreto de alta resistencia, pero estos tipos de concreto les estare escribiendo en otro artículo, por lo tanto nos centraremos en el concreto convencional el más común en obras pequeñas. El concreto y el hormigón son lo mismo sólo cambió su nombre dependiendo del país, comenzaremos hablando primero del cemento como un aglutinante que une los demás materiales para formar el concreto.

Materiales del concreto 

Cemento

El cemento por Portland es conocido generalmente como un material aglutinante y reacciona con el agua, está formado de piedra caliza y arcilla cómo base, además de sílice, alúmina y óxido de hierro, estos compuestos dan propiedades al cemento según las cantidades proporcionadas, el resultado de la trituracion de estos materiales produce el clínker, por último se agrega el yeso en porcentaje pequeño que actúa como retardante y permite fraguar al añadirle agua y posteriormente endurecer.

El cemento más utilizado se puede encontrar en dos presentaciones, cemento convencional (uso general) y cemento estructural, normalmente vienen en bolsas de cemento o bultos de cemento de 50 kilos y es la medida que utilizaremos para los ejemplos de dosificación que se mencionan en la parte inferior del texto, el cemento es de uso general es utilizado en construcciones de pisos, losas, muros de contención, con el cual se logra resistencias que necesitamos en este caso 240 Kg/cm2 y alcanza su mayor resistencia a los 28 días, este tipo de cemento será el que mencionaremos hasta la dosificación del concreto, el cemento estructural es utilizado para grandes edificaciones alcanzar resistencias de 350 Kg/cm2 a los 28 Días el tiempo de fraguado es más corto y con aditivos puede acelerar el tiempo en el que se logra su resistencia máxima.

Arena y grava

La grava y la arena son agregados en la construcción, y teniendo en cuenta el tipo de concreto del cual hablaremos, el concreto para pega, pisos, muros de contención, columnas o losas. Por lo cual el tipo de arena que debemos utilizar esa arena gruesa y arena fina o mediana, es utilizada normalmente para repellos o terminados más finos y superficiales.

La piedra varía según el tipo de estructura en el cual va a ser vaciado el concreto, se utilizan para pisos, cimientos ciclopeos, se  puede utilizar una piedra grande lo que le permite un menor volumen de concreto, pero si se necesita un concreto estructural como losas macizas, columnas o muros de contención, es recomendado la piedra triturada o piedra angular que no sobrepase los 25 mm por lo general producida por la minería en un depósito de roca la cual permite que el concreto pase por lugares más pequeños y no se creen espacios vacíos en la estructura.

Aditivos de concreto

El uso de aditivos para concreto es muy común son utilizados para mejorar las propiedades de concreto y también dependiendo de las condiciones del lugar donde se está realizando la obra, algunos sitios pueden ser muy fríos, altas temperaturas o sitios costeros dónde se encuentran presente sales de cloro, los tiempos de entrega o el desencofrado son otros de los factores por los cuales utilizan estos adictivos los más comunes, los acelerantes, impermeabilizantes, inclusores de aire, inhibidores de corrosión, ante-deslave y al herencia.

Agua 

El agua es muy importante en la resistencia y consistencia del concreto, en su preparación y posterior curado del concreto, el agua debe estar limpia y no debe poseer sustancias como aceites o sales esto puede perjudicar el tiempo en el que el concreto llega a su máxima resistencia, las únicas mezclas que se deben realizar con el agua son los aditivos de concreto antes mencionados que son especializados para morteros y hormigones, el porcentaje de agua en las tablas de dosificación se encuentra promediada teniendo en cuenta si los agregados arena o grava se encuentran húmedos o pueden absorber agua, en la dosificación por bultos se puede reducir o aumentar los litros de agua, esto lo debe supervisar un constructor con experiencia, las pruebas de asentamiento le permite verificar la manejabilidad del concreto y calcular la cantidad de agua adecuada.

Dosificación del concreto

Cálculo de concreto por metro cúbico, es muy importante el concreto u hormigón debe cumplir unas especificaciones para lograr el desempeño y la duración teniendo en cuenta el tipo de concreto y la función que va a cumplir, esta dosificación se calculará como un proceso realizado en donde no hablaremos de concreto premezclado o concreto lanzado los cuales son enviados directamente por cementeras o empresas especializadas, para lograr la dosificación del hormigón en obra se debe utilizar una mezcladora de concreto y tener un recipiente el cual nos permita tener medidas iguales en los diferentes tipos de materiales como la arena la grava cemento y agua.

La dosificación del concreto lo estaremos publicando en el siguiente articulo.

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DISEÑO DE VIGA POR MOMENTO ULTIMO - CÁLCULO DE CARGA POR METRO LINEAL

Se diseñará un edificio destinado a vivienda de dos pisos la edificación consta de dos vanos de 4m en una dirección y un vano de 4m en la otra dirección y la altura de entrepiso es de 2.6 metros.

Edificación en 3D

Estructura vista en Planta

En primer lugar tenemos que hallar los pesos actuantes en la losa y en los muros, para nuestro proyecto serán  de 0.700 Ton/m2 y 0.208 Ton/m2 respectivamente de cargas que tenemos en nuestra estructura, si aún no sabes cómo calcular estas cargas te invito a que revises la publicación de cargas por metro cuadrado.

Teniendo estas dos cargas se nos hará mucho más fácil hallar las cargas por metro lineal para evaluar nuestra viga por momento último.

Carga en losa por metro cuadrado

Carga en muro por metro cuadrado

Cálculo de Carga de Losa por metro Lineal

Ahora tenemos la carga de la losa de 0.700 Ton/m2 y está debemos transformarla a metros lineales, para realizar esto sólo tenemos que hallar un área tributaria o también llamada el área de influencia de cargas para nuestra viga del eje A.

El peso por metro cuadrado lo multiplicamos por el área de influencia y lo dividimos para la luz de la viga así obtenemos nuestra carga por metro lineal de losa. Aclaramos que en este caso tenemos un rectángulo de 4m de ancho por 1.5m de alto de área, por ser losa en una dirección.

Área Tributaria en viga - Losa en Una Dirección

Si tuviéramos una losa en dos direcciones que en este caso son las nervaduras tendríamos que calcular un área diferente porque la carga se distribuye para los cuatro lados entonces nuestra área de influencia sería la de un trapecio.

Área Tributaria en viga - Losa en Dos Direcciones

Cálculo de Carga de Muro por metro Lineal

Ahora que contamos con la carga del muro de 0.208 Ton/m2, sólo queda multiplicarlo por la altura que es 2.6 metros y así obtenemos nuestra carga del muro por metro lineal

Sumando las dos cargas obtenemos la carga muerta total Qué es de 1.591 toneladas por metro lineal está cargando servirá para realizar el análisis de vigas calculando las fuerzas de momento flector.

Cálculo de Carga de Servicio en metros Lineales: Residencial = 200 Kg/m2

Debemos calcular la carga de servicio en metros lineales porque la norma nos dice que tenemos una carga de servicio para uso Residencial de 200 kg/m2

El cálculo de esta carga es igual que que el cálculo de la carga de losa por metro lineal, se evalúa el área de influencia que es de 4m de ancho por 1.5m de largo y se lo divide para la luz de la viga que es de 4m así hallaremos la carga de servicio, que nos dará el resultado de 300 Kg/m esto sera igual a 0.300 Tn/m

Teniendo las cargas muertas de 1.591 Tn/m y la carga viva de 0.300 Tn/m, usamos la combinación de carga que nos dice la norma de 1.2 D + 1.6 L

Así obtenemos nuestra carga última aplicada a nuestra viga.

También necesitamos Hallar el momento último Entonces éste será la carga última multiplicada por la longitud de la viga y está dividido para 8 Qué es la fórmula de momento último para vigas o elemento simplemente apoyada.

Finalmente aplicamos la fórmula de momento último aplicada a flexión que nos menciona en los libros de diseño de hormigón armado, teniendo en cuenta:

Las cuantías mínimas, la resistencia a la fluencia del acero, el ancho mínimo para una Viga que es de 25 cm y la resistencia a la compresión concreto. Así hallamos la altura efectiva que en este caso es d.

d= altura en donde se coloca el acero a flexión (acero inferior)

Y para hallar la altura que realmente tendrá nuestra viga debemos sumarle un recubrimiento mínimo y éste será de 5 cm y así tenemos las dimensiones de la viga de 25 cm de ancho y 30 cm de altura

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ANÁLISIS DE CARGA POR METRO CUADRADO (M2)

Se diseñará un edificio destinado a vivienda de dos pisos la edificación consta de dos vanos de 4m en una dirección y un vano de 4m en la otra dirección y la altura de entrepiso es de 2.6 metros.

Modelo de Edificación 3D

Las propiedades de los materiales que se emplean en la estructura son los siguientes:

• Resistencia del hormigón f'c = 240 kg/ cm2 
• Resistencia de fluencia de acero fy = 4200 Kg/cm2

Losa Nervada 

Una vez descrito la resistencia de los materiales procedemos hallar el peso por metro cuadrado de nuestra construcción esto nos permitirá evaluar o dimensionar los elementos estructurales, cómo son las columnas, las vigas, y losas.

Para evaluar los pesos por metro cuadrado de la construcción tenemos que hacer un corte en la losa evaluando un metro de ancho y un metro de largo, es decir un metro cuadrado y calculamos cada peso que va a incluido en la losa

Corte de Losa Nervada

Descripcion del corte de Losa:

1. Baldosa
2. Recubrimiento de 2cm
3. Losa Nervada
4. Cajoneta de bloque de hormigon
5. Cielorraso de 2cm

Para poder calcular el peso por metro cuadrado de un material tenemos que ir a las referencias a las normas técnicas de la construcción para tomar los pesos de los materiales, en este caso hemos preparado esta pequeña tabla donde tenemos los pesos que actúan en nuestra losa.

Datos Obtenidos de NEC (Normas Ecuatorianas de Construcción)

Ahora calcularemos el peso de cada elemento que esta en nuestra Losa en m2:

Peso  por Baldosa

Peso por Recubrimiento

Peso por Losa-Nervada

Peso de Cajoneta de Bloque

Peso por Tumbados o Cielorraso

Finalmente tenemos la suma de todos los pesos actuantes en nuestra losas que lo mostramos en la tabla que se presenta a continuación:

Cálculo de muro por m2

Sabemos que la mampostería o los muros también transmiten una carga significativa a la losa, por esta razón se la calcula de la siguiente manera, teniendo en cuenta las dimensiones del bloque que vamos a usar para nuestra construcción, en este caso un bloque de hormigón de 10 cm de espesor, 20 cm de altura y 40 cm de ancho.

Ahora ahora calcularemos el peso por metro cuadrado de nuestros muros aplicando los pesos específicos de los materiales que tenemos en la tabla que está en la parte superior según las normas ecuatorianas de construcción.

En este caso tenemos valores de Bloque de Hormigón de 1.2 Ton/m3 y los pesos por recubrimientos de 0.022 Ton/m2 por cada centímetro de espesor, tomaremos 2cm de recubrimiento de cada lado del Muro y como tenemos dos lados lo multiplicaremos por 2.

Peso de Muro

Peso de Recubrimiento

Finalmente tenemos la suma de todos los pesos actuantes por muro que lo mostramos en la tabla que se presenta a continuación:

Para finalizar el análisis de carga por metro cuadrado, se suma las cargas que actúan sobre la losa y también las carga actuante por muro, la suma de los dos, nos dará la carga muerta total de nuestra estructura.

Tenemos una carga muerta total de 0.908 Ton/m2, que son 908 Kg/m2 esta carga la podemos usar para el análisis de nuestras estructuras, evaluar pesos, diseñar columnas y vigas.

Las Cargas de servicio la podemos obtener siguiendo las normas de construcción, por ejemplo:

Para uso Residencial WL= 200 Kg/m2

Para uso de Oficinas WL= 240 kg/m2

O para Eventos Masivos WL= 480 Kg/m2

WL = CARGA DE SERVICIO MÍNIMAS EN NORMAS ECUATORIANAS DE CONSTRUCCIÓN

Para otros uso de su edificación, revisar las normas. NEC - SE - CG

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