Las construcciones han aumentado significativamente en el país, y de este modo, también los ensayos relacionados con los materiales usados para este fin. Los ensayos no destructivos buscan disminuir los ensayos destructivos en el concreto, ya que estos pueden analizar directamente la estructura sin alterarla. En el caso de una construcción, no se aprecia a simple vista si el concreto endurecido posee internamente vacíos o cangrejeras, por lo que para tener seguridad, se extraen núcleos de concreto de las zonas en controversia para así asegurar la uniformidad del concreto vaciado. El motivo de esta tesis es realizar una metodología para localizar vacíos dentro del concreto por medio de equipos de ultrasonido. Estos vacíos serán simulados por medio de esferas de poliestireno expandido y envases huecos de plástico o cartón. Los especímenes de concreto fabricados son: vigas de 15 x 15 x 52 cm con esferas de poliestireno expandido, y muros de 25 x 25 x 50 cm con poliestireno expandido y/o envases huecos en su interior. Para este fin, se utilizará un equipo ultrasónico de ondas P y un equipo pulso eco de ondas S. En el caso del ultrasonido de ondas P, se localizarán los materiales introducidos por medio de la variación de la velocidad de ultrasonido, sin embargo, con el equipo de pulso eco se utilizará la variación en el tiempo de viaje de las ondas del emisor al receptor. También, con el equipo pulso eco se medirá la profundidad perturbada por efecto de las ondas producidas, el sesgo en ubicación y profundidad de los materiales introducidos y el error en porcentaje al analizar espesores de los elementos de concreto fabricados. / Tesis

Debido al crecimiento continuo del consumo de concreto como material de construcción, resulta de ayuda contar con métodos de evaluación no destructivos que, de manera sencilla y rápida, permitan caracterizar una estructura de concreto en términos de Resistencia a Compresión; en función de ello la presente investigación propone el Ensayo de Ultrasonido para la estimación de dicho parámetro, basándose en un modelo de aproximación que correlacione la Resistencia a Compresión con la Velocidad de Pulso Ultrasónico, con un grado de confiabilidad asociado. La idea es realizar un control de calidad permanente in situ, que permita la continuidad correcta de labores y/o evitar retrabajos probablemente costosos, en resumen, generar ahorros para la industria de la construcción. El trabajo experimental desarrollado comienza en Laboratorio con la preparación, muestreo y control de seis diseños patrón de concreto, para los cuales se establece algunas variables de estudio: la relación Agua/Cemento y el tamaño del agregado (representado por el Huso del mismo). La siguiente etapa importante se realiza a Escala Industrial, para ello se hace una selección, muestreo y control de las mezclas de producción que son de mayor consumo en el entorno de la construcción de Lima, considerando que el rango de resistencias a compresión es similar al del trabajo en Laboratorio. Con los resultados de Velocidad de Pulso Ultrasónico y de Resistencia a Compresión, obtenidos de ensayos en estado endurecido para ambas etapas (Laboratorio y Escala Industrial), se establecen relaciones y se realiza un análisis de confiabilidad, a fin de determinar ecuaciones de tendencia que se ajusten al comportamiento de los concretos. Finalmente, identificando la relación Agua/Cemento y el Huso del agregado, se evalúan los márgenes de error al simular estimaciones de la Resistencia a Compresión con las ecuaciones establecidas, observando en qué medida se presentan los casos de sobreestimación o subestimación. / Tesis

El concreto es el principal material que se utiliza en la industria de la construcción. Se caracteriza por ser heterogéneo y poroso, por tanto propenso al ingreso de agentes agresivos que causan su deterioro físico y químico afectando su durabilidad. La propiedad del concreto que facilita su ingreso es la permeabilidad. Según Mehta la permeabilidad es la propiedad del concreto que mide la velocidad de flujo de un fluido cuando pasa a través del concreto, depende de su relación agua/cemento, del tamaño máximo del agregado, el tiempo de curado y del tipo de cemento. Esta propiedad del concreto ha sido investigada ampliamente de tal manera que entidades internacionales han establecido ensayos normados que determinan el procedimiento a seguir para su medición a través de dos mecanismos: capilaridad y permeabilidad. En este estudio se realizaron ensayos para medir la permeabilidad mediante la norma europea EN 12390-8. La presente tesis contempló la implementación de esta norma europea en el laboratorio LEDI-PUCP y una posterior capacitación de su personal. Además, se elaboraron 60 especímenes de concreto que fueron elaborados de la siguiente manera: 5 especímenes por cada mezcla de relación agua/cemento (0.45, 0.5, 0.6 y 0.7) y se repitió cada mezcla tres veces con el objetivo de tener mayores resultados. Estos especímenes fueron ensayados siguiendo las instrucciones del manual adaptado de la EN 12390-8. Con los resultados de estos ensayos, se elaboraron curvas de coeficiente de permeabilidad vs relación a/c. Estos resultados sirvieron para concluir que la permeabilidad varía de forma exponencial respecto a la relación a/c, que a menor relación a/c menor permeabilidad y que el tiempo de curado húmedo es determinante para una baja permeabilidad, entre otros. La presente tesis ha sido determinante para demostrar que la permeabilidad depende de diversos factores y que es necesario evaluar cada uno de ellos para poder determinar si un concreto tiene o no alta permeabilidad. / Tesis

El concreto lanzado o shotcrete, inicialmente desarrollado para la actividad minera pero actualmente en expansión hacia el ámbito urbano en la forma de sostenimiento de taludes e incluso en la construcción de estructuras vaciadas contra terreno, es definido por los códigos ACI como concreto o mortero neumáticamente proyectado a alta velocidad sobre una superficie que contiene fibras discontinuas y separadas. Este material tiene como propiedad característica la capacidad para deformación si presentar colapso, a diferencia de los concretos convencionales. Esta propiedad es evaluada a través de las normas ASTM C 1399 (vigas prismáticas) y ASTM C 1550 (paneles circulares). En este último caso el ensayo para el presente estudio requirió la construcción de un dispositivo para el ensayo de los paneles circulares, circunscrito a las exigencias de la mencionada norma. La construcción de este dispositivo se basó en los parámetros de la norma y en las experiencias de otros laboratorios. / Tesis

Esta investigación tiene como objetivo principal comparar el comportamiento sísmico de un muro confinado hecho con ladrillos de arcilla y otro muro confinado construido con ladrillos de concreto vibrado. Para ello se construyó a escala natural un muro confinado por cada tipo de ladrillo, con las mismas dimensiones y refuerzo de acero en los elementos de confinamiento. El ensayó consistió en aplicar a los muros una carga lateral cíclica con desplazamiento controlado. / Tesis

Este trabajo explora el manejo de métodos no destructivos para la caracterización mecánica y evaluación de la calidad de concretos de mediana resistencia. Los métodos no destructivos tomados en cuenta para esta investigación fueron el ensayo de resonancia por impacto y el ensayo de vibración basado en respuestas ambientales. Los ensayos de resonancia por impacto fueron comparados con el ensayo de resistencia a la compresión en dos campañas experimentales. La primera campaña se llevó a cabo en 20 especímenes de concreto fabricados y curados en laboratorio, con el propósito de realizar un monitoreo continuo del desarrollo del módulo de elasticidad dinámico del concreto en el tiempo. En la segunda campaña, se evaluaron 265 especímenes provenientes de diferentes proyectos de la ciudad de Lima, con finalidad de obtener una correlación entre el módulo de elasticidad dinámico y la resistencia a la compresión. Las correlaciones preliminares fueron validadas en 181 especímenes adicionales. Por otra parte, los ensayos de vibración ambiental se aplicaron para monitorear de forma continua el desarrollo del módulo de elasticidad estático del concreto desde el momento del vaciado. Estos resultados se compararon con los obtenidos en laboratorio a través del método tradicional de lectura del módulo de elasticidad de cuerda. Además se analizó la relación entre el módulo de elasticidad dinámico y el módulo de elasticidad estático del concreto. La aplicación de ensayos no destructivos son de gran interés en el campo de la mecánica de materiales. En el caso del concreto permiten determinar algunas propiedades mecánicas, desde edades muy tempranas, de forma rápida y sin la necesidad de realizar largas y costosas campañas de laboratorio. / Tesis

En este estudio se ha empleado el modelo constitutivo UBCSAND disponible en el programa de elementos finitos TNO Diana. Este modelo basado en plasticidad es empleado en la literatura para evaluar el fenómeno de licuefacción de arenas saturadas. En esta investigación el UBCSAND es adaptado y empleado para predecir el comportamiento del concreto simple en ensayos triaxiales a partir de la calibración de la data experimental de ensayos de compresión uniaxial. El modelo es empleado para predecir el incremento de la resistencia y ductilidad debido al confinamiento sobre elementos de concreto. Cualquier confinamiento en el material puede ser considerado y los efectos de la falla del concreto debido al confinamiento pueden ser modelados. Para estimar los parámetros del modelo se usan datos de ensayos de probetas de concreto sometidas a compresión uniaxial. Esto permite que el modelo de elementos finitos realice la predicción del comportamiento generalizado del concreto bajo carga de compresión triaxial. Con el mismo propósito se utilizan tres modelos constitutivos implementados en el programa de elementos finitos TNO Diana. Estas relaciones constitutivas basadas en deformación total y concebidas para predecir el comportamiento esfuerzo-deformación del concreto son los modelos de Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa. Dichos modelos de manera similar al UBCSAND son calibrados con base en ensayos de concreto en compresión uniaxial. Después, el modelo de Thorenfeldt es empleado junto al criterio de falla “Hsieh-Ting-Chen” para predecir el comportamiento del concreto en compresión bajo esfuerzos de confinamiento. También es realizado un análisis comparativo entre los modelos UBCSAND, Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa mediante un indicador de bondad de ajuste con base en los modelos calibrados de los ensayos de compresión uniaxial. Para este fin se emplea el coeficiente de determinación mostrando el buen desempeño del modelo UBCSAND para reproducir las curvas esfuerzo-deformación del concreto bajo compresión uniaxial en relación con los modelos numéricos concebidos para concreto. Esta precisión es alcanzada hasta el pico de resistencia, ya que el UBCSAND, al estar formulado en el espacio de esfuerzos, no puede predecir el ablandamiento del material post pico. Finalmente, se realiza una comparación de la predicción del comportamiento del concreto en compresión triaxial entre los modelos UBCSAND y Thorenfeldt. El desempeño de los modelos está en buen acuerdo con los resultados experimentales tanto en la predicción del incremento de la resistencia, así como en la predicción del incremento de la ductilidad para distintos niveles de confinamiento. Los resultados del análisis comparativo demuestran la utilidad del modelo UBCSAND, concebido inicialmente para modelar arenas, como una herramienta para predecir el comportamiento del concreto bajo compresión simple y confinada. / Tesis

Las construcciones han aumentado significativamente en el país, y de este modo, también los ensayos relacionados con los materiales usados para este fin. Los ensayos no destructivos buscan disminuir los ensayos destructivos en el concreto, ya que estos pueden analizar directamente la estructura sin alterarla. En el caso de una construcción, no se aprecia a simple vista si el concreto endurecido posee internamente vacíos o cangrejeras, por lo que para tener seguridad, se extraen núcleos de concreto de las zonas en controversia para así asegurar la uniformidad del concreto vaciado. El motivo de esta tesis es realizar una metodología para localizar vacíos dentro del concreto por medio de equipos de ultrasonido. Estos vacíos serán simulados por medio de esferas de poliestireno expandido y envases huecos de plástico o cartón. Los especímenes de concreto fabricados son: vigas de 15 x 15 x 52 cm con esferas de poliestireno expandido, y muros de 25 x 25 x 50 cm con poliestireno expandido y/o envases huecos en su interior. Para este fin, se utilizará un equipo ultrasónico de ondas P y un equipo pulso eco de ondas S. En el caso del ultrasonido de ondas P, se localizarán los materiales introducidos por medio de la variación de la velocidad de ultrasonido, sin embargo, con el equipo de pulso eco se utilizará la variación en el tiempo de viaje de las ondas del emisor al receptor. También, con el equipo pulso eco se medirá la profundidad perturbada por efecto de las ondas producidas, el sesgo en ubicación y profundidad de los materiales introducidos y el error en porcentaje al analizar espesores de los elementos de concreto fabricados.

En el área de construcción el principal material empleado es el concreto debido a la versatilidad en cuanto a forma, las altas resistencias que adquiere con el tiempo, el bajo costo de fabricación y la facilidad de adquirirlo alrededor del mundo. Por ello, este material se ve expuesto a diferentes entornos para desempeñar distintas funciones, entre estas, el almacenamiento o conducción de fluidos, para lo cual debe cumplir con propiedades como baja permeabilidad y durabilidad. El diseño del concreto depende de diversos factores, entre ellos el tipo de cemento, el cual se elige según su composición química y la agresividad del entorno a la que estará sometido el material. Por tanto, la presente tesis investiga la exposición de especímenes de concreto con la finalidad de comparar el desempeño de tres tipos de cemento (I, V y IP) en la fabricación de especímenes de concreto con determinadas características, frente a la acción de dos fluidos agresivos: agua ‘pura’ (agua destilada) y ácido sulfúrico (concentración de 10 g/L). El primer medio, porque proviene de aguas de lluvia, aguas de manantial o pozos, lo cual es muy típico en la costa y sierra peruana. El segundo, porque es empleado en estructuras de concreto en la industria minera, las cuales abundan en Perú por ser un sector que representa el 10% del PBI del país (MINEM, 2019). Los especímenes de concreto son discos de 6" de diámetro y 1" de alto, con una relación w/c= 0.5. Se realizaron ensayos de control de calidad del concreto para evaluar su desempeño, la elaboración de probetas y curado a 28 días según la norma respectiva. Después del tiempo indicado, los grupos de muestras fueron inmersos en los medios de ensayo por 8 semanas. Al culminar el tiempo de exposición, para evaluar y comparar el comportamiento de los especímenes de concreto con los distintos diseños de mezcla, se realizó una inspección visual en los cambios de la morfología del concreto y los ensayos de evaluación de pérdida de masa (por pérdida de pasta de cemento lixiviada), análisis de microscopía electrónica de barrido (SEM) de los especímenes de concreto representativos (evaluación de posibles cambios en la microestructura) y análisis químico mediante espectrometría de masas de plasma inductivamente acoplado (ICP-MS) en las muestras acuosas (determinación de calcio disuelto). Sobre la base de los resultados de estos ensayos, se estableció la opción más viable bajo las condiciones estudiadas.

Debido al crecimiento continuo del consumo de concreto como material de construcción, resulta de ayuda contar con métodos de evaluación no destructivos que, de manera sencilla y rápida, permitan caracterizar una estructura de concreto en términos de Resistencia a Compresión; en función de ello la presente investigación propone el Ensayo de Ultrasonido para la estimación de dicho parámetro, basándose en un modelo de aproximación que correlacione la Resistencia a Compresión con la Velocidad de Pulso Ultrasónico, con un grado de confiabilidad asociado. La idea es realizar un control de calidad permanente in situ, que permita la continuidad correcta de labores y/o evitar retrabajos probablemente costosos, en resumen, generar ahorros para la industria de la construcción. El trabajo experimental desarrollado comienza en Laboratorio con la preparación, muestreo y control de seis diseños patrón de concreto, para los cuales se establece algunas variables de estudio: la relación Agua/Cemento y el tamaño del agregado (representado por el Huso del mismo). La siguiente etapa importante se realiza a Escala Industrial, para ello se hace una selección, muestreo y control de las mezclas de producción que son de mayor consumo en el entorno de la construcción de Lima, considerando que el rango de resistencias a compresión es similar al del trabajo en Laboratorio. Con los resultados de Velocidad de Pulso Ultrasónico y de Resistencia a Compresión, obtenidos de ensayos en estado endurecido para ambas etapas (Laboratorio y Escala Industrial), se establecen relaciones y se realiza un análisis de confiabilidad, a fin de determinar ecuaciones de tendencia que se ajusten al comportamiento de los concretos. Finalmente, identificando la relación Agua/Cemento y el Huso del agregado, se evalúan los márgenes de error al simular estimaciones de la Resistencia a Compresión con las ecuaciones establecidas, observando en qué medida se presentan los casos de sobreestimación o subestimación.