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| Fígura 1. Ensayo de módulo de elasticidad del concreto- ASTM C 469 |
Elasticidad
Es la propiedad de los materiales que les permite sufrir deformaciones reversibles debido a la acción de fuerzas externas. Recordemos, que la deformación es la variación de la dimensión y forma de un material. Por tanto, un material es elástico cuando la deformación que sufre ante la acción de fuerzas externas desaparece al cesar su acción.
Sin embargo los materiales pueden llegar hasta cierta deformación recuperable o máxima, que se le conoce como límite elástico. Si la acción externa no cesa y sobrepasa tal límite el material sufre una deformación permanente y sus propiedades cambian. Es importante destacar que si el esfuerzo que actúa supera a las fuerzas internas de cohesión, el material termina por fallar.
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| Figura 2. Estados de deformación de un material |
Módulo de elasticidad
El ACI 318-11 lo define como la relación entre el esfuerzo normal y la deformación unitaria correspondiente. Representa que tan rígido es un material ante la carga impuesta sobre el mismo.
La determniación del módulo de elasticidad estático del concreto se realiza mediante el procedimiento de ensayo ASTM C 469. El ensayo consiste en rupturar cilindros estándar de 15 cms de diámetro y 30 cms de altura hasta la falla, midiendo la deformación para valores de hasta 0.45 f’c (zona elástica). Sin embargo, este ensayo esta sujeto a numerosas variables por tratarse de un ensayo destructivo, entre las que se encuentran el tamaño de la probeta, punto de medición de la deformación (en la superficie o en la mitad del cilindro), velocidad de carga, esbeltez de la probeta, tipo de refrentado y tipo de curado en laboratorio, entre otros, siendo dependiente del concreto en particular.
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| Fígura 3.Curva típica de esfuerzo-deformación del concreto bajo carga a compresión; 2011. |
Explicando la figura a detalle. La primera fase es la zona elástica, aquí el esfuerzo y la deformación unitaria se extiende desde 0% hasta 40% del f’c e inclusive hasta un 0.45 de la resistencia a compresión.
A partir de este punto se presenta una línea curva por la microfisuración que se produce entre la conexión agregado – pasta en el concreto. Esto se debe a que el concreto tiene algo de elasticidad y asimismo a la fluencia del mismo, corroborando que es no es un material completamente elástico.
Veamos, ¿Por qué es importante conocer el módulo de elasticidad del hormigón?
El uso del concreto en proyectos de construcción implica procesos de manejo, colocación, compactación y curado que pueden diferir notablemente. Además las diferencias que presentan las materias primas usadas por cada proveedor implican que las propiedades del concreto en el elemento estructural puedan variar apreciablemente. Es aquí donde se puede tener repercusión sobre el comportamiento estructural real de la construcción, específicamente en el nivel de deformaciones y respuesta sísmica.
Con lo anterior se justifica la importancia de conocer el módulo de elasticidad en obra, siendo utilizado para los siguientes fines:
- Uno de los valores más importantes en el diseño de concreto reforzado es el módulo de elasticidad, puesto que este influye en las deflexiones, derivas y rigidez de una estructura.
- Determinar la variabilidad en propiedades mecánicas para concretos y morteros in situ usados en elementos similares.
- Permite un análisis o revisión estructural más detallado conforme el concreto colocado y comportamiento más real de los elementos. puesto que este influye en la rigidez de una estructura.
- Tener un buen conocimiento del módulo de elasticidad del concreto bajo condiciones de carga lenta podría emplearse en futuras investigaciones acerca del módulo de elasticidad dinámico de concreto (es decir bajo cargas rápidas), lo anterior sería importante para evaluar las implicaciones en el comportamiento estructural más probable, sobre todo a nivel sísmico.
Expresión para estimar el módulo de elasticidad.
Durante el diseño de estructuras se tiende a obtener valores de EC mediante la correlación con la resistencia a compresión del concreto (f´c) . El ACI 318-11 estima el valor de Ec para concretos con peso específico entre 1440 kg/m3 y 2560 kg/m3 mediante la ecuación:
W_c^1.5*0.043√(f^' c) (Mpa)
En cambio para concretos de densidad normal Ec puede tomarse como:
4700√(f'c) (Mpa)
De todas formas cualquier expresión que se utilice, no debe perderse de vista que el valor obtenido es útil únicamente a nivel de anteproyecto; para el proyecto final de una obra se debe emplear el módulo de elasticidad del concreto que realmente estará en la obra.
Referencias
ACI 318. (2011). Requisito de reglamento para concreto estructural, ACI 318-11. En ACI, Requisito de reglamento para concreto estructural, ACI 318-11 (pág. 42).
COGUANOR. (s.f.). Método de ensayo. Determinación del módulo de elasticidad. Obtenido de http://www.iccg.org.gt/index.php/component/phocadownload/category/10-concreto
Eduardo Adolfo Castillo, J. C. (2014). DETERMINACION DEL MODULO DE ELASTICIDAD ESTATICO. Obtenido de http://repositorio.uns.edu.pe/handle/UNS/1910
Ing. Rodrigo Quimbay Herrera, M. (s.f.). ESTIMACION DEL MODULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO Y DEL. Obtenido de http://bdigital.unal.edu.co/12424/1/modulo_elasticidad_concreto.pdf
 Y SU IMPORTANCIA.){kind=link}
1 Comentarios
MUCHAS GRACIAS POR LA INFORMACIÓN
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