Ejemplo Nº 7

CONTROL DE CALIDAD PARA DENSIDAD DE SUELOS

Compactación: Proceso provocado por la acción de cargas dinámicas que obligan a las partículas del suelo a acoplarse entre sí de forma que aumente la densidad.

Consolidación: Proceso natural del disminución del volumen de huecos de un suelo.

Ensayo Próctor

En el ensayo de Proctor normal se usa un molde cilíndrico de 102 mm de diámetro y una altura de 122,4 mm. Se rellena con la fracción de suelo que pasa por el tamiz de 20 mm, en tres capas sucesivas, añadiendo una cantidad de agua determinada, y por tanto de humedad conocida y a cada capa se le aplican 25 golpes con una maza de 2,5 kg que se deja caer desde una altura de 30,5 cm.

Conocidos la tara del molde, el peso total del molde, del suelo y el agua, se deseca el conjunto y se obtiene el peso seco y la densidad seca para la humedad añadida. La operación se repite con diferentes porcentajes de humedad, hasta obtener los puntos necesarios para poder dibujar la curva densidad/humedad.

Ensayo Próctor Modificado

En el Próctor modificado, varían las magnitudes pero el procedimiento es el mismo. Se usa un molde cilíndrico de 152,5 mm de diámetro y una altura de 127 mm. Se rellena con la fracción de suelo que pasa por el tamiz de 30 mm, en cinco capas sucesivas, añadiendo una cantidad de agua determinada, y por tanto de humedad conocida y a cada capa se le aplican 55 golpes con una maza de 4,5 kg que se deja caer desde una altura de 45,7 cm.

Ventajas de una Buena Compactación

a) Aumenta la capacidad para soportar cargas: Los vacíos producen debilidad del suelo e incapacidad para soportar cargas pesadas. Estando apretadas todas las partículas, el suelo puede soportar cargas mayores debido a que las partículas mismas que soportan mejor.

b) Impide el hundimiento del suelo: Si la estructura se construye en el suelo sin afirmar o afirmado con desigualdad, el suelo se hunde dando lugar a que la estructura se deforme (asentamientos diferenciales). Donde el hundimiento es mas profundo en un lado o en una esquina, por lo que se producen grietas o un derrumbe total.

c) Reduce el escurrimiento del agua: Un suelo compactado reduce la penetración de agua. El agua fluye y el drenaje puede entonces regularse.

d) Reduce el esponjamiento y la contracción del suelo: Si hay vacíos, el agua puede penetrar en el suelo y llenar estos vacíos. El resultado seria el esponjamiento del suelo durante la estación de lluvias y la contracción del mismo durante la estación seca.

e) Impide los daños de las heladas: El agua se expande y aumenta el volumen al congelarse. Esta acción a menudo causa que el pavimento se hinche, y a la vez, las paredes y losas del piso se agrieten. La compactación reduce estas cavidades de agua en el suelo.

CONTROL DE CALIDAD PARA EL ACERO

Los materiales ferrosos son principalmente aleaciones de hierro, carbón y pequeñas cantidades de sulfuro, fósforo, silicio y manganeso. En algunos casos se hace la aleación con níquel, cromo, molibdeno, etc., para impartir ciertas propiedades especiales tanto físicas como mecánicas. Las tres formas más comunes de los materiales ferrosos son el acero, el hierro colado y el hierro forjado o hierro dulce. El acero es fundamentalmente una solución sólida de carbón en hierro; ya que el hierro a la temperatura de fusión interna no soporta más del 1,7% de carbón en peso, éste valor viene a ser el límite superior teórico de carbón en el acero. Sin embargo los aceros comerciales rara vez contienen más del 1,2% de carbón.

a)    Prueba de Muestreo: Se tomarán 3 varillas de 1,50 m de largo c/u por cada 100 varillas provenientes del mismo lote, por cada uno de los diámetros existentes. En el tramo por ensayar se cortará además un trozo de varilla para hacer la determinación del área promedio de su sección transversal y para proceder a efectuar una inspección metalúrgica macroscópica, que consiste en someter una muestra de la varilla cortada en forma de pequeña “tajada” de aproximadamente 1½ cm de espesor, al ataque de una solución de ácido clorhídrico al 50% a una temperatura de 80° C durante una hora. El objeto que se persigue es el de descubrir defectos de laminación y defectos tales como grietas, poros, inclusión de materiales extraños, etc.

Prueba de Tensión: Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. El ensayo destructivo más importante es el ensayo de tensión, en donde se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil. La máquina de ensayo impone la deformación desplazando el cabezal móvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las máquinas poseen un plotter que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída. Un esquema de la máquina de ensayo de tensión se muestra en la Figura

Curva fuerza - Deformación de un acero: La curva tiene una primera parte lineal llamada zona elástica, en donde la probeta se comporta como un resorte: si se quita la carga en esa zona, la probeta regresa a su longitud inicial. Cuando la curva se desvía de la recta inicial, el material alcanza el punto de fluencia, desde aquí el material comienza a adquirir una deformación permanente. A partir de este punto, si se quita la carga la probeta quedaría más larga que al principio; y se define que ha comenzado la zona elástica del ensayo de tracción El valor límite entre la zona elástica y la zona plástica es el punto de fluencia.  Luego de la fluencia sigue una parte inestable, que depende de cada acero, para llegar a un máximo en que la probeta se alarga en forma permanente y repartida, a lo largo de toda su longitud; así la probeta muestra su punto débil, concentrando la deformación en una zona en la cual se forma un cuello.   La deformación se concentra en la zona del cuello, provocando que la carga deje de subir. Al adelgazarse la probeta la carga queda aplicada en menor área, provocando la ruptura.    

CONTROL DE CALIDAD PARA EL CONCRETO

RESISTENCIA A LA COMPRESION DE MORTERO DE CEMENTO PORTLAND:

La resistencia a la compresión, tal como lo especifica la norma ASTM C 150, es la obtenida a partir de pruebas en cubos de mortero estándar de 5cm, ensayados de acuerdo a la norma ASTM 109. Estos cubos se hacen y se curan de manera prescrita y utilizando una arena estándar. La resistencia a la compresión está influida por el tipo de cemento, para precisar, por la composición química y la finura del cemento. La norma ASTM C 150 sólo fija un requisito mínimo de resistencia que es cómodamente rebasado por la mayoría de los fabricantes. Por lo anterior, no se debe pensar que dos tipos de cemento Portland que cubran los mismos requisitos mínimos produzcan la misma resistencia en el mortero o en el concreto cuando no se hayan modificado las proporciones de las mezclas.

En general, las resistencias de los cementos (teniendo como base las pruebas de cubos de mortero) no se pueden usar para predecir las resistencias de los concretos con exactitud debido a la gran cantidad de variables en las características de los agregados, mezclas de concreto y procedimientos constructivos.  Las impurezas excesivas en el agua no sólo pueden afectar el tiempo de fraguado y la resistencia del concreto, sino también pueden ser causa de eflorescencia, manchado, corrosión del esfuerzo, inestabilidad volumétrica y una menor durabilidad.

a) Prueba de revenimiento: Tiene como objetivo determinar la fluidez del concreto fresco por el método del asentamiento del cono de Abrams.

Equipo que se utiliza: Molde metálico, troncocónico, abierto por ambos extremos, con un diámetro superior de 10 cm. e inferior de 20 cm., además de pisaderas y asas, Varilla punta de bala lisa de un diámetro de 1.6 cm. y largo 60cm.  Placa de apoyo, rígida, no absorbente y por lo menos de 40 x 60 cm. Cucharón metálico.

Procedimiento: Se coloca el molde sobre una superficie de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos con agua, (no se permite humedecer con aceites ni grasa). El operador se para sobre las pisaderas del molde, evitando el movimiento de éste durante el llenado. Se llena el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen y se apisona cada capa con 25 golpes de la varilla pisón distribuidos uniformemente. La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7cm de altura y la capa media hasta aproximadamente 16 de altura. Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla pisón ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla pisón penetre 2.5cm. la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de concreto sobre el borde superior del molde. 

b) Resistencia a la compresión axial. Módulo de Elasticidad: Se determinara la resistencia a la compresión de probetas cilíndricas de concreto.

Equipo que se utiliza: Prensa de ensayo, Flexómetro,  Balanza de capacidad igual o superior a 25 kgs.

Procedimiento: Las probetas se retiran del curado inmediatamente antes del ensayo y se mantienen mojadas hasta el ensayo. Medir dos diámetros perpendiculares entre sí (d1, d2) aproximadamente a media altura; y la altura de la probeta en dos generatrices opuestas (h1 y h2), aproximando a 1mm. Determinar el peso del cilindro, aproximando a 50 grs, para obtener el peso volumétrico del concreto. Limpiar las superficies de contacto de las placas de carga y de la probeta y colocar la probeta en la máquina de ensayo alineada y centrada. Acercar la placa superior de la máquina de ensayo y asentarla sobre la probeta de modo de obtener un apoyo lo más uniforme posible. Aplicar carga en forma continua y sin choques de velocidad uniforme cumpliendo las siguientes condiciones: Alcanzar la rotura en un tiempo igual o superior a 100 seg. Velocidad de aplicación de carga no superior a 3,5 kg/cm2/seg. Registrar la carga máxima (P) expresada en kgs Dividiendo esta carga entre el área y nos da la resistencia del espécimen en kg/cm2.

Ejemplo Nº 6

Ejemplo Nº 5

Problema de acero y ladrillo

CONTROL DE CALIDAD PARA EL LADRILLO

CONTROL DE CALIDAD DURANTE EL PROCESO CONSTRUCTIVO

El control de calidad de la construcción identifica las características  de diseño y de ejecución que permitirán verificar cumplimiento del nivel requerido para cada una de las etapas del proceso de construcción y para su vida útil.

El proyecto debe indicar documentación necesaria para garantizar el cumplimiento de las normas de calidad establecidas para la construcción, así como las listas de verificación, controles, ensayos y pruebas que deben realizarse de manera paralela y simultanea a los procesos constructivos.

En tal condición se reglamentan y describen los trabajos que deben realizarse para la ejecución de las obras de Edificación con  las normas y requerimientos señalados en:

—        Reglamento Nacional de Construcciones

—        Norma Técnica Edificación NT – E060 (Concreto)

—        Norma Técnica de Edificación NT-E030 (Sismo)

—        Norma Técnica de Edificación NT-E050 (Suelos)

—        Norma Técnica Edificación NT – E070 (Albañilería)

—        American Standard of Testing Materials (ASTM)

—        Building Code Requirements for Reinforced Concrete (ACI 318-95)

—        And Commentary - ACI 318R-95

PRUEBAS EN LAS UNIDADES DE ALBAÑILERIA:

a) Muestreo.- El muestreo será efectuado a pie de obra. Por cada lote compuesto por    hasta 50 millares de unidades se seleccionará al azar una muestra de 10 unidades, sobre las que se efectuarán las pruebas de variación de dimensiones y de alabeo. Cinco de estas unidades se ensayarán a compresión y las otras cinco a absorción.

(b)

 b) Resistencia a la Compresión.-. Para la determinación de la resistencia a la compresión de las unidades de albañilería, se efectuará los ensayos de laboratorio correspondientes, de acuerdo a lo indicado en las Normas NTP 399.613 y 339.604.

La resistencia característica a compresión axial de la unidad de albañilería (f'b) se obtendrá restando una desviación estándar al valor promedio de la muestra. La prueba de compresión proporciona una medida cualitativa de las unidades. Una unidad de poca altura tendrá más resistencia que otra de mayor altura, pese a que ambas hayan sido fabricadas en simultáneo.

(c)

  c)Variación Dimensional.- Para la determinación de la variación dimensional de las unidades de albañilería, se seguirá el procedimiento indicado en las Normas NTP 399.613 y 399.604.

(d)

d) Alabeo.- Para la determinación del alabeo de las unidades de albañilería se seguirá el procedimiento indicada en la Norma NTP 399.613

e) Absorción.- Los ensayos de absorción se harán de acuerdo a lo indicado en las Normas   NTP 399.604 y 399.613. La succión de las unidades al instante de asentarlas, debe estar comprendida entre 10 a 20 gr/200 cm2-min.

     Para concreto y sílico-calcáreo: pasar una brocha húmeda sobre las caras de asentado o rociarlas. Para arcilla: de acuerdo a las condiciones climatológicas donde se encuentra ubicadas la obra, regarlas durante media hora, entre 10 y 15 horas antes de asentarlas.

Para determinar la resistencia a la compresión, absorción y variación de dimensiones, se seleccionarán 6 unidades de cada lote de 10 000 unidades o menos y 12 unidades de cada lote de más de 10 000 y menos de 100 000 unidades. Para lotes de más de 100 000 unidades, se seleccionarán 6 unidades por cada 50 000 unidades o fracción. Las muestras se marcaran de manera que puedan ser identificadas en cualquier momento. Las marcas no deben ser mayores del 5% del área superficial del espécimen.

ACEPTACIÓN DE LA UNIDAD:

a) Si la muestra presentase más de 20% de dispersión en los resultados (coeficiente de variación), para unidades producidas industrialmente, o 40 % para unidades producidas artesanalmente, se ensayará otra muestra y de persistir esa dispersión de resultados, se rechazará el lote.

b) La absorción de las unidades de arcilla y sílico calcáreas no será mayor que 22%. El bloque de concreto clase P, tendrá una absorción no mayor que 12%.La absorción del bloque de concreto NP, no será mayor que 15%.

c)  El espesor mínimo de las caras laterales correspondientes a la superficie de asentado será 25 mm para el Bloque clase P y 12 mm para el Bloque clase NP.

d) La unidad de albañilería no tendrá materias extrañas en sus superficies o en su interior, tales como guijarros, conchuelas o nódulos de naturaleza calcárea.

e) La unidad de albañilería de arcilla estará bien cocida, tendrá un color uniforme y no presentará vitrificaciones. Al ser golpeada con un martillo, u objeto similar, producirá un sonido metálico.

Eflorescencia, se produce cuando las sales (básicamente sulfatos) que contiene la materia prima, se derriten al entrar en contacto con el agua y luego tratan de emerger a través de los poros dea unidad cristalizándose en sus superficies.

Eflorescencia moderada

Eflorescencia Severa

Cuando la eflorescencia es moderada, es recomendable limpiar en seco a la pared con una escobilla para luego impermeabilizarla mediante aditivos en el mortero de tarrajeo. En cambio, cuando la eflorescencia es severa, se recomienda rechazar a la unidad, en vista que puede destruirse su adherencia con el mortero.

Un método de campo para determinar el grado de eflorescencia de las unidades consiste en colocarlas sobre una bandeja con 25 mm de agua, espaciándolas 50 mm, durante una semana, para luego retirarlas dejándolas secar. Dependiendo de la coloración y extensión que tengan las manchas, se podrá calificar el grado de eflorescencia que tiene la unidad. En suelos húmedos o salitrosos, es conveniente impermeabilizar las superficies del suelo en contacto con la cimentación, antes de construir la cimentación, por ejemplo, con brea o plástico grueso para que la humedad no penetre al muro.

 La resistencia de la albañilería a compresión axial (F'm) y a corte (γ´m) se determinará de manera empírica (recurriendo a tablas o registros históricos de resistencia de las unidades o mediante ensayos de prismas, de acuerdo a lo indicado en las NTP 399.605 y 399.621

Cuando se construyan conjuntos de edificios, la resistencia de la albañilería  

F´m y v´m deberá comprobarse mediante ensayos de laboratorio previos a la obra y durante la obra. Los ensayos previos a la obra se harán sobre cinco especímenes. Durante la construcción la resistencia será comprobada mediante ensayos con los criterios siguientes:

a)   Cuando se construyan conjuntos de hasta dos pisos en las zonas sísmicas 3 y 2; el F´m será verificado con ensayos de tres pilas por cada 500 m2 de área techada y v´m con tres muretes por cada 1000 m2 de área techada.

b)  Cuando se construyan conjuntos de tres o más pisos en las zonas sísmicas 3 y 2, F´m será verificado con ensayos de tres pilas por cada 500 m2 de área techada y v´m con tres muretes por cada 500 m2 de área techada.

Todas las máquinas de ensayo de compresión y universales se encuentran calibradas de acuerdo a lo establecido en la Norma ASTM E4. Sin embargo, la resistencia característica a compresión axial de las pilas (F´m) depende de la relación altura-espesor o esbeltez

Finalmente se presenta un cuadro , que nos permite establecer de acuerdo a las características de la unidades de albañilería, la clase de unidad que le corresponde.

Solución del Primer Examen

PARTE Iº - SOLUCIÓN DE PREGUNTAS

1.- ¿Qué debe contener la memoria descriptiva, y porqué forma parte del expediente técnico?

La memoria descriptiva tiene por objeto dar a entender de manera muy escueta o resumida los objetivos del proyecto, no necesariamente la persona que lea una memoria descriptiva, tiene que ser un profesional, que sea especialista en el tema, sin embargo el propósito de la memoria descriptiva es que pueda tener una idea clara  de lo que se trata, es parte del expediente técnico y por lo general es lo primero que se va leer. Es como un resumen ejecutivo, podemos indicar que en muchos expedientes técnicos se considera una memoria general para el proyecto y memorias complementarias para cada una de las partes que conforman el proyecto, es decir: para la parte de Arquitectura, parte de Estructuras, lo que compete a Instalaciones Eléctricas, Instalaciones Sanitarias, y si hubiera Instalaciones Mecánica Eléctricas.

2.- ¿Cómo se define el Análisis de Costo Unitario, y para poder calcular la misma que elementos deberemos considerar y tener en cuenta?

Cada actividad que se ejecuta en una obra según el reglamento de metrados tiene una unidad de medida, el análisis de costo unitario permite cuantificar el costo de una actividad,  y consideramos los tres rubros que intervienen: a) La mano de obra, b) Los materiales y c) Los equipos y herramientas, estos insumos de la actividad tienen coeficientes de aporte en función del rendimiento que se asigne.

El precio unitario o costo unitario es importante porque permitirá establecer un presupuesto con el que se ejecutará el proyecto.

3.- Para realizar un pedido de agregados es necesario tener en cuenta dos factores que inciden en el volumen, cuales son y explique cada uno de ellos .

a)           Esponjamiento.- Cunado uno compra materiales agregados, llega a obra en su estado suelto, es decir, que en su volumen tiene contenidos de vacíos, al mezclarse con los otros componentes del concreto, y el agua esta actúa como un lubricante y permite un acomodo de las partículas y si a demás esta mezcla es sometida a una energía externa (vibrado) para eliminar el aire atrapado, podemos concluir que este volumen inicial se vera afectado, por esta razón se considera el factor de esponjamiento que variará dependiendo del tamaño del agregado.

b)           Desperdicio .- Es otro aspecto a considerar, y este es mayor cuando el grado de dificultad del proceso de vaciado es más complicado, por ejemplo tenemos un desperdicio del orden del 3% para el vaciado de una zapata, en donde la apertura y la facilidad del proceso es inminente, cosa contraria ocurre con el vaciado de una sobre cimiento para un muro de 15 cm. en donde existe mucha probabilidad que el concreto no ingrese debidamente y pueda salir de la forma de encofrado, concluimos en que siempre deberemos considerar este aspecto por que está presente, así se tenga el debido cuidado existe desperdicio hasta en el material que queda en el trompo, mixer, boguee, etc

4.- ¿Por qué varían los rendimientos de mano de obra?

Esto puede variar en función de la región en que se desarrolle la obra, el clima: calor, frío extremo, la altitud con referencia a la costa, a mayor altitud menor rendimiento. Otro aspecto que afecta en los rendimientos es la calificación del personal, el contratar personal sin experiencia y que NO esté preparado para desempeñar una determinada tarea, hará que su rendimiento y  avance de la obra disminuya ocasionando perdidas.

5.- ¿Qué es costo indirecto y qué gastos están contemplados en este rubro?

Costo Indirecto es todo aquello que no ha sido considerado en el Análisis de Costo Unitario  y forma parte de las actividades o partidas que servirán para ejecutar la obra.

Los gastos contemplados dentro de este rubro son: Alquileres de vehículos para la obra, locales, pagos de ingenieros residentes, maestros de obra, pagos de servicios como agua, luz, teléfono, Internet, compra de accesorios de seguridad ( guantes, cascos, mascaras, etc), pagos de personal administrativo, secretarias, jefe de logística, administrador, contador, abogados.

6.- ¿Cuál es la clasificación del terreno según el tipo de material?

a)                              Excavación en capa vegetal

b)                              Excavación en terreno blando

c)                              Excavación en terreno semi duro

d)                              Excavación en terreno duro

e)                              Excavación en fango

7.- ¿Por qué existen diferentes tipos de asentamientos en el concreto, y cómo es que el proyectista determina que emplear?

El asentamiento del concreto también conocido por la prueba de “slump” en ingles, está referido al contenido se agua de la mezcla del concreto en su estado plástico. Esta necesariamente varía en relación al grado de dificultad que se tenga para que el concreto para poder ingresar a las formas donde se depositará el mismo, en consecuencia tendremos que diseñar un concreto con asentamiento mayor para elementos estructurales que tengan cantidades o encuentros de aceros de refuerzos excesivos, si el concreto está demasiado seco podrían originar “cangrejeras”, también debemos señalar que es muy cierto que, un exceso de agua en el concreto afecta la resistencia del concreto, por este motivo debe estar controlada la relación de agua y cemento de la mezcla.

8.- ¿Por qué hay que tener cuidado con los rendimientos que se presentan en los expedientes técnicos?

Los rendimientos por lo general, la mayoría de proyectistas lo toman del programa S10 y CAPECO, sin embargo hay que tener mucho cuidado por que esto puede variar en función de la  altitud con referencia a la costa es importante considerar, el ANALISIS DE PRECIO UNITARIO, debe ser estudiado y controlado, debemos tener presente que dentro del presupuesto, representa un 30%... no podemos permitir excesos de estos montos. Los buenos proyectistas manejan su propia base de datos de los rendimientos que ellos han recogido del campo.

9.- Explique cuantos tipos de concretos conocemos, en función del ligante y/o aglomerante y para que los empleamos

Dependiendo del ligante y/o aglomerante a emplear es que podemos preparar dos tipos de concretos, cuando usamos un derivado del petróleo denominado CAP (cemento asfáltico de petróleo) podremos preparar mezclas como concreto asfáltico que empleamos en los pavimentos flexibles, también podemos usar en morteros asfálticos para sellar juntas de dilatación

El otro tipo de cemento que tenemos es hidráulico, es un derivado de un mineral llamado caliza, y después de un proceso de fabricación este se somete a cocción en hornos de altas temperaturas, este cemento reacciona con agua y es empleado en la construcción de elementos estructuras de edificaciones, canales, etc.

10.- La durabilidad del concreto está en función de tres aspectos importantes, indique cuales son estos explicando cada uno.

a)   Intemperismo: Este fenómeno producirá desintegración de la masa del concreto, el efecto se debe principalmente al efecto de congelación y descongelación confinada.

b)    Resistencia a ataques químicos: Las principales causas de la destrucción del concreto por agentes químicos se debe en esencia a la afinidad álcali-agregado

Curado del Concreto: En razón de que la durabilidad del concreto, debe ser un parámetro primordial para el diseño del concreto, se estima que la relación agua-cemento máxima se ha establecido como un factor trascendente en la resistencia y durabilidad del concreto.

PARTE IIº - SOLUCIÓN DEL PROBLEMA PROPUESTO

Ejemplo Nº 4