Determinación de las ecuaciones del módulo de elasticidad estático y dinámico del concreto producido en Bucaramanga y su área metropolitana

Abstract

El Módulo de elasticidad del concreto es un parámetro en el diseño de estructuras para el establecimiento de los desplazamientos de los elementos estructurales. En la actualidad en Colombia para estos diseños se recurre a fórmulas propuestas por la Norma Colombiana de Diseño Sismoresistente de 1998, que según estudios realizados por algunos autores y demostrado en este trabajo conlleva a sobreestimaciones en el módulo subvalorando así las derivas. En el presente trabajo se analizaron 695 especímenes de concreto de 210 Kg/cm2 tomados de mezclas producidas por tres grandes empresas que suministran concreto a la ciudad de Bucaramanga y su Área metropolitana que utilizan agregados de origen sedimentario y metamórfico, que utilizan. Se determinaron las propiedades del concreto en estado fresco y endurecido a dichos especímenes. De esta manera, se conoció información relacionada con el peso unitario, la resistencia a la compresión, el módulo de elasticidad estático, el coeficiente de Poisson y el módulo de elasticidad dinámico. Estos valores experimentales se utilizaron para determinar las ecuaciones del módulo de elasticidad estático y dinámico del concreto, así como también el coeficiente de Poisson. Del presente estudio se pudo concluir que el concreto producido en Bucaramanga posee una ecuación propia en cuanto al módulo de elasticidad y con un valor menor al propuesto en el código, encontrándose que las ecuaciones ajustadas cuando se conoce la resistencia máxima es Ec = 6008* f ´c en Kg/cm2 (en el S.I. Ec = 1875* f ´c en MPa), y cuando se conoce el peso unitario y la resistencia máxima es Ec = 0,052*W1,5 * f ´c en Kg/cm2 (en el S.I. Ec = 0,016*W1,5 * f ´c en MPa). En cuanto al módulo dinámico, para cuya determinación se utilizó el medidor del pulso ultrasónico, la relación entre el módulo estático y dinámico encontrada es Ec = 3.7*Ec en Kg/cm2 ( Ec =11.86*Ec en MPa). El valor del módulo de Poisson para la media de las muestras fue del orden de 0,16 que corresponde al valor de este parámetro en concretos normales.

Modulus of Elasticity Ec in concrete is a most used parameter in structural design to establish the displacement in the structures. Colombia has equations that allow estimating the Ec, and these equations are included in the NSR-98 (Norma Colombia de Diseño Sismo Resistente, 1998). This work confirms results in previous experimental test where Ec overestimated the real value of Ec tested in the lab; it may cause an increase in the estimation of displacements. Six hundred ninety five cylindrical samples were taken in concrete of 210 Kg/cm2 that was produced in three industries located in Bucaramanga and its Metropolitan Area. Fresh and hardened properties were considered. However, information of unitary weight, compressive strength, static modulus of elasticity, Poisson´s coefficient, and the dynamic modulus of elasticity were considered. These experimental values were used to determine the equations of the static and dynamic module of elasticity of the concrete, and Poisson´s coefficient. Finally, it has been concluded that Ec in concrete produced in Bucaramanga has a value that defers of equations consider in the NSR-98. The equation obtained in this work shown a less value. In concordance, it was found that the Ec equation´s that must be applied in Bucaramanga is cfEc ´*6008= en Kg/cm2 (S.I. cfEc ´*1875= MPa); and, when unitary weigth is known, Ec equation´s must be cfWEc ´**052,0 ,51= Kg/cm2 (S.I. cfWEc ´**016,0 ,51= MPa). By the other hand, a relationship between dynamic and elasticity modulus has been suggested as EcEc 7*3.= Kg/cm2 (EcEc 86*11.= MPa). However, average poisson´s value in the sample was around 0,16 that corresponds to the value of this parameter in normal concrete.