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I
NORMA CHILENA OFICIAL NCh1998.Of
Hormigón - Evaluación estadística de la resistencia
mecánica
Preámbulo
El Instituto Nacional de Normalización, INN, es el organismo que tiene a su cargo el estudio y preparación de las normas técnicas a nivel nacional. Es miembro de la INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION (ISO) y de la COMISION PANAMERICANA DE NORMAS TECNICAS (COPANT), representando a Chile ante esos organismos.
La norma NCh1998 ha sido preparada por la División de Normas del Instituto Nacional de Normalización, y en su estudio participaron los organismos y las personas naturales siguientes:
Asociación Chilena de Elaboradores de Hormigón Premezclado, ACHEP Rodrigo Amenábar Cementos Bío-Bío S.A. Arnoldo Bucarey C. Cemento Melón S.A. Hernán Medina Pedro Pinto Q. Cemento Polpaico S.A. Patricio Downey A. CODELCO Chile, División El Teniente Alfredo Wolnitzky R. Concretos READY MIX S.A. Francisco Aldunate B. Sergio Rojas I. Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Universidad Católica de Chile, DICTUC Carlos Ríos T. Empresa Nacional de Electricidad S.A., ENDESA Orlando Hofer P. Hormigones PETREOS S.A. Carlos Ríos T. Hormigones PREMIX Ltda. Juan Carlos Henríquez V.
II
Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón Javier I. Morales F. José Miguel Walker G. Instituto Nacional de Normalización, INN Pablo Carrillo V. Hernán Pavez G. Fernando Yáñez U. Instituto Profesional de Santiago M. Cecilia Soto Armando Soto O. Ministerio de Obras Públicas, Laboratorio Nacional de Vialidad Fernando Bonhomme C. Mario Fernández R. Ministerio de Vivienda y Urbanismo, MINVU Francisco Osorio M. Daniel Súnico H. Jaime Téllez Municipalidad de Santiago Enrique Schlesinger S. Servicio Nacional de Obras Sanitarias, SENDOS Luis Penco Universidad Católica de Valparaíso Mario Espinoza B. Universidad de Concepción Eduardo Faúndez R. Renato Vargas S. Universidad de Chile, Depto. Ingeniería Civil Luis A. Rosenberg V. Universidad de Chile, Instituto de Investigaciones y Ensayes de Materiales, IDIEM Pablo Carrillo V. Juan Egaña R. Universidad de Santiago Patricio Gálvez C. Universidad de Valparaíso Luis Madariaga V. Universidad de la Frontera Italo Cicarelli S. Riffo M. Carlos Carlos Riffo M.
Los anexos no forman parte del cuerpo de la norma, se insertan sólo a título informativo.
Esta norma ha sido aprobada por el Consejo del Instituto Nacional de Normalización, en sesión efectuada el 20 de Diciembre de 1988.
Esta norma ha sido declarada norma chilena Oficial de la República, por Decreto N°34, de fecha 15 de Marzo de 1989, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo, publicado en el Diario Oficial N°33.342, de fecha 8 de Abril de 1989.
Esta norma es una "reedición sin modificaciones" de la norma chilena Oficial NCh1998.Of89, "Hormigón - Evaluación estadística de la resistencia mecánica" , vigente por Decreto N°34, de fecha 15 de Marzo de 1989, del Ministerio de Vivienda y Urbanismo.
NCh1018 Hormigón - Preparación de mezclas de prueba en laboratorio. NCh1019 Hormigón - Determinación de la docilidad - Método del asentamiento del cono de Abrams. NCh1037 Hormigón - Ensayo de compresión de probetas cúbicas y cilíndricas. NCh1038 Hormigón - Ensayo de tracción por flexión. NCh1170 Hormigón - Ensayo de tracción por hendimiento. NCh1172 Hormigón - Refrentado de probetas. NCh1564 Hormigón - Determinación de la densidad aparente, del rendimiento, del contenido de cemento y del contenido de aire del hormigón fresco.
4 Definiciones
4.1 Simbología
d 2 = factor estadístico según el número de probetas no que conforman cada
muestra;
fc = resistencia especificada a la rotura por compresión, en MPa;
fi = resistencia individual de cada muestra, en MPa;
fm = resistencia media del lote, en MPa;
f 3 = resistencia media de cualquier grupo de 3 muestras consecutivas, en MPa;
fo = límite inferior para la resistencia fi de cada muestra, en MPa;
fr = resistencia media requerida o de dosificación, en MPa;
MPa = megapascal;
k 1 = constante de evaluación para f 3 , en MPa;
k 2 = constante de evaluación para fi , en MPa;
N = número total de muestras que representan al lote;
no = número de probetas que conforman una muestra;
R = intervalo de la muestra, en MPa;
R = intervalo promedio, en MPa;
s 1 = desviación normal de ensayos, en MPa;
s = desviación normal de las resistencias individuales fi , en MPa;
t = factor estadístico según la fracción defectuosa y número de muestras;
V 1 = coeficiente de variación promedio de las resistencias Xi entre probetas
compañeras, en %;
Xi = resistencia de una probeta, en MPa.
4.2 coeficiente de variación de ensayos, V 1 : porcentaje de la desviación normal de
ensayos s 1 con respecto al promedio de las resistencias.
4.3 desviación normal de ensayos, s 1 : valor calculado en función del intervalo promedio R
de resistencias entre probetas compañeras y el número no de ellas.
4.4 desviación normal de las resistencias f i , s : es la raíz cuadrada del cuociente entre la
suma de los cuadrados de la diferencia de cada resistencia fi respecto al promedio fm ,
y N-1.
(MPa) N- 1
(f -f ) s=
2 i m
i=N
i=
4.5 fracción defectuosa: fracción del total del lote, expresada en porcentaje o en fracción decimal, con resistencias menores que un valor especificado.
4.6 intervalo R: es la diferencia entre la resistencia Xi mayor y menor de una muestra, en
MPa.
4.7 lote: volumen de hormigón de igual grado, representado por N muestras, que se somete a evaluación en forma parcial o total, de acuerdo a lo establecido en la presente norma y en la especificación particular de la obra.
4.8 muestra: fracción de hormigón extraída del lote de acuerdo con la norma NCh171 o testigo de hormigón endurecido.
4.9 muestreo al azar: es aquel en que cada fracción del lote tiene igual probabilidad de ser elegida.
4.10 resistencia de ensayo, X i : resistencia mecánica de una probeta, en MPa.
5.1.3 Si se ha establecido la necesidad de realizar un muestreo del hormigón endurecido y éste no se encuentra definido en las especificaciones debe considerarse, como mínimo, lo indicado en la tabla 2.
Tabla 2 - Plan de muestreo mínimo del hormigón endurecido
Hormigón de pavimentos (^) 1 testigo cada 1 000 m^2 de superficie con un mínimo de tres Hormigones en general 3 testigos por zona a evaluar
5.2 Evaluación de los resultados de la resistencia mecánica
Esta norma entrega dos métodos de evaluación para el lote:
- por grupos de muestras consecutivas (sólo si N ≥ 10);
- por el total de muestras.
El método elegido deberá quedar estipulado en las especificaciones particulares de la obra o en la norma de diseño correspondiente. En ausencia de ello deberá adoptarse el método de evaluación por muestras consecutivas, salvo que el número total de muestras del lote sea inferior a diez, en cuyo caso se debe emplear el método de evaluación por el total de muestras.
5.2.1 Evaluación del lote por parcialidades mediante grupos de muestras consecutivas
Se considera que la resistencia de cada parcialidad del lote de hormigón es satisfactoria, si se cumplen las siguientes condiciones simultáneamente:
a) f 3 ≥ fc + k 1
b) fi ≥ fo = fc - k 2
en que:
f 3 = resistencia media de las tres muestras consecutivas correspondientes a cada parcialidad del lote de hormigón, en MPa;
fc = resistencia especificada a la rotura por compresión, en Mpa;
fi = resistencia individual de cada muestra, en MPa;
fo = límite inferior para la resistencia fi de cada muestra, en MPa;
k 1 y k 2 = constantes de evaluación (ver tabla 3).
Tabla 3 - Constantes de evaluación, MPa
Fracción Grado de hormigón defectuosa aceptada, % (^) H5 H10 H15 H o superior 5 k 1 0,3 0,5 0,8 1,
k 2 0,6 1,2 1,9 2,
10 k 1 0 0 0 0
k 2 0,9 1,7 2,6 3,
20 k 1 - 0,4 - 0,7 - 1,1 - 1,
k 2 1,4 2,7 4,1 5,
NOTA - Las constantes indicadas se aplicarán tanto para probetas cúbicas como cilíndricas.
5.2.2 Evaluación del lote considerando el total de muestras
Se considera que la resistencia de un determinado lote de hormigón es satisfactoria, si se cumplen las siguientes condiciones simultáneamente:
a) fm ≥ fc + s ⋅ t
b) fi ≥ fo = fc - k 2
en que:
fm = resistencia media del lote, en MPa;
fc = resistencia especificada a la rotura por compresión, en MPa;
s = desviación normal de las resistencias individuales fi , en MPa;
t = factor estadístico (ver tabla 4);
fi = resistencia individual de cada muestra, en MPa;
fo = límite inferior para la resistencia fi de cada muestra, en MPa;
fc = resistencia especificada a la rotura por compresión, en MPa;
k 2 = constante de evaluación (ver tabla 3).
5.3 Evaluación del nivel de control de ensayos
5.3.1 Esta evaluación se realizará solamente si se dispone por lo menos de diez muestras distintas de hormigón, con resultados de ensayos de dos o más probetas cada una.
5.3.2 Calcular el intervalo promedio R :
N
R
R=
i
i=N
i= 1
5.3.3 Calcular la desviación normal de ensayos de acuerdo con la expresión:
s 1 =R/d 2
en que los valores de d 2 , están indicados en la tabla 5, según el número de probetas no ,
que conforman la muestra.
Tabla 5 - Factor para el cálculo de la desviación normal de ensayos
Número de probetas, n o^ d^2
2 1, 3 1, 4 2, 5 2, 6 2,
5.3.4 Calcular el coeficiente de variación del ensayo V 1 , de acuerdo a la expresión:
f
s
V =
m
en que fm es la resistencia media del lote.
5.3.5 Calificar el nivel de control de ensayos comparando el valor obtenido de V 1 con los
que se entregan en la tabla 6.
Tabla 6 - Evaluación del nivel de control de ensayos
V 1 , (%) Nivel de control de ensayos
0 ≤ V 1 ≤ 3,0 Excelente
3,0 < V 1 ≤ 4,0 Muy bueno
4,0 < V 1 ≤ 5,0 Bueno
5,0 < V 1 ≤ 6,0 Aceptable
6,0 < V 1 Deficiente
5.3.6 En el caso que V 1 resulte mayor que 6%, es decir que el nivel de control de ensayos
sea deficiente, se deberá emplear otro procedimiento para evaluar o verificar la resistencia del hormigón.
5.3.7 Se podrá evaluar el nivel de control de ensayos para sublotes de no menos de diez muestras consecutivas, reemplazando en las fórmulas indicadas el valor de N por el número de muestras del sublote y fm por la resistencia media del sublote.
5.3.8 En cuando a las responsabilidades inherentes al control de ensayos deficiente, el afectado podrá informar a la Autoridad Pública que corresponda.
6 Incumplimiento
6.1 En el caso que el lote de hormigón sometido a evaluación no cumpla con los requisitos de la presente norma, se tomarán las medidas establecidas en las especificaciones particulares de la obra y la norma de diseño correspondiente. En ausencia de ellas, se podrán aplicar las medidas recomendadas en el anexo A de la presente norma.
7 Informe
7.1 El informe debe contener al menos lo siguiente:
a) identificación del lote de hormigón evaluado;
b) norma y especificación del hormigón;
c) procedimiento de evaluación empleado;
d) número total de muestras consideradas;
e) resultados de la evaluación;
Anexo A (Informativo)
Recomendaciones derivadas de la evaluación
A.1 Campo de aplicación
En este anexo se señalan las medidas que se recomienda tomar ante las distintas situaciones que pueden originarse por el cumplimiento o incumplimiento de los criterios de evaluación establecidos en 5.2.1 y 5.2.2 de la presente norma.
A.2 Evaluación por grupos de muestras consecutivas
Las condiciones que deben cumplir los resultados de resistencia del hormigón según 5.2. son:
a) f 3 ≥ fc + k 1
b) fi ≥ fo = fc - k 2
Tabla 7
Antecedentes Conclusiones Recomendaciones
f 3 ≥ fc + k 1 fi ≥ fo El hormigón cumple la resistencia especificada
f 3 < fc + k 1 f 1 ≥ fo El hormigón no cumple la resistencia especificada
Informar a los Proyectistas Estructurales y considerar las penalizaciones establecidas en el Contrato y sus Documentos anexos.
fi < fo
El hormigón no cumple la resistencia especificada y cada resultado defectuoso debe ser considerado como un riesgo potencial
Adoptar las medidas indicadas en A.
A.3 Evaluación considerando el total de muestras
Las condiciones que deben cumplir los resultados de resistencia del hormigón según 5.2. son:
a) fm ≥ fc + s ⋅⋅⋅⋅ t
b) fi ≥ fo = fc - k 2
Tabla 8
Antecedentes Conclusiones Recomendaciones
fm ≥ fc + s ⋅ t fi ≥ fo El hormigón cumple la resistencia especificada
fm < fc + s ⋅ t fi ≥ fo El hormigón no cumple la resistencia especificada
Informar a los Proyectistas Estructurales y considerar las penalizaciones establecidas en el Contrato y sus Documentos anexos.
fi < fo
El hormigón no cumple la resistencia especificada y cada resultado defectuoso debe ser considerado como un riesgo potencial
Adoptar las medidas indicadas en A.
A.4 Investigación de los resultados defectuosos
A.4.1 En el caso de resistencias individuales fi menores que el límite inferior fo , existe
riesgo con respecto a la seguridad estructural y el hormigón afectado debe ser sometido a la investigación que ordenen los proyectistas.
A.4.2 Sin perjuicio de lo anterior, es recomendable que se considere entre otras posibilidades, las siguientes acciones:
- comprobar la validez del ensayo;
- identificar la zona comprometida;
- inspeccionar visualmente la zona y dejar constancia de los eventuales errores de colocación del hormigón;
- realizar ensayos por métodos no destructivos; y/o
- extraer testigos del hormigón endurecido.
A.4.3 Testigos
En caso de utilizar este recurso, se debe extraer, como mínimo, tres testigos por cada resultado fi defectuoso investigado. El hormigón se considera aceptable si el promedio
aritmético de los tres testigos es igual o superior a 0,85 fc y cada resultado individual es
igual o superior a 0,75 fc.
Anexo B (Informativo)
Evaluación de los resultados de ensayos de tracción por flexión o por hendimiento
B.1 Cuando se requiera evaluar la calidad del hormigón en base a los resultados de ensayos de tracción por flexión o por hendimiento, se podrán aplicar los mismos métodos de evaluación establecidos en 5.2 de esta norma.
B.2 Para ello, en las expresiones que aparecen en dicho párrafo deberá reemplazarse la resistencia especificada a la rotura por compresión (fc ) por la correspondiente a tracción
por flexión (ft) o por hendimiento (fh ) en MPa, según corresponda. Así mismo, las
constantes k 1 y k 2 tendrán los siguientes valores, considerando una fracción defectuosa
aceptada del 20%.
k 1 = - 0,2 MPa
k 2 = 0,7 MPa
B.3 Los valores de las constantes provienen de los antecedentes aportados por el Laboratorio Nacional de Vialidad.
Anexo C (Informativo)
Procedimiento para seleccionar al azar muestras de hormigón
C.1 Alcance
C.1.1 Este anexo establece un criterio para seleccionar una muestra de hormigón basada en el azar.
C.1.2 El muestreo se realiza siguiendo una ordenación de números al azar.
C.2 Campo de aplicación
C.2.1 Este procedimiento es aplicable para seleccionar la muestra de hormigón, sea,
eligiendo una amasada, un camión, un m^3 determinado, o la hora de fabricación.
C.2.2 También es aplicable para ubicar el punto en que se debe extraer un testigo de hormigón endurecido en un pavimento.
NOTA - Para el caso de testigos en otro tipo de construcción, como edificación, puentes, etc. la elección del punto debe corresponder al área fijada por el Ingeniero Proyectista.
C.3 Procedimiento
C.3.1 Tabla de números al azar
C.3.1.1 La tabla 7 es una distribución de números al azar de carácter decimal, cuya primera columna es una ordenación numérica correlativa de 1 a 100 para seguir el plan de muestreo.
C.3.1.2 La columna A se aplica para solucionar el muestreo de hormigón fresco a partir de volúmenes, tonelajes, unidades de producción o tiempo cronológico.
C.3.1.3 La columna B se aplica para seleccionar el punto de extracción del testigo de un pavimento a partir de distancias lineales fijando la coordenada D (costado derecho) o I (costado izquierdo) de la faja.
C.3.2 Aplicaciones de la tabla
C.3.2.1 Para cualquier plan de muestreo, elegir previamente el número de orden del muestreo, sea el 1 o cualquier otro número entre 1 a 100. Una vez elegido el número de partida, se prosigue correlativamente con los siguientes números de orden. Cuando se llega al número 100 se vuelve al número 1.
C.3.2.2 Muestreo al azar para extraer n muestras por lote de hormigón
Cuando se especifica que se deben extraer n muestras por lote de hormigón, el procedimiento es el siguiente:
a) Elegir el número de orden inicial y los números sucesivos que formarán el lote, registrando los números al azar correspondientes, de la tabla 7.
b) Calcular el tamaño de cada sublote, expresándolo en número de amasadas o camionadas, como sigue:
C N
V
M =
⋅
en que:
M = número de amasadas o camiones del sublote;
V = volumen de hormigón del proyecto, m^3 ;
C = capacidad del mezclador o del camión, m^3 ;
N = número de muestras del lote.
c) Seleccionar la amasada o el camión según:
m =(A ⋅ M)+ P
en que:
m = amasada o camión elegido para extraer la muestra;
A = número al azar correspondiente al número de orden;
P = valor numérico de la amasada o camión inicial de cada sublote.
El valor de P es = 0, M, 2M, 3M ...etc.
d) Llevar un registro numérico visible de las amasadas fabricadas o camiones transportados.
C.3.2.3 Muestreo al azar para extraer una muestra por volumen especificado de hormigón
Cuando se especifica que se debe extraer una muestra cada cierto volumen de hormigón, el procedimiento es el siguiente:
a) Calcular previamente el número total n de muestras a extraer del volumen total de hormigón del proyecto según:
v
V
N=
en que:
N = número total de muestras a extraer;
v = volumen de hormigón especificado por muestra, m^3 ;
V = volumen total de hormigón del proyecto, m^3.
b) Aplicar las secuencias a), b), c) y d), en forma similar al punto C.3.2.2.
C.3.2.4 Muestreo al azar para extraer una muestra diaria
Cuando se especifica que se debe extraer una muestra diaria, el procedimiento es el siguiente:
a) Elegir el número de orden de partida y sucesivos y los correspondientes números al azar de la tabla 7 para cada día de la semana.
b) Calcular el momento de extracción de la muestra, en min, según:
t =A ⋅ H ⋅ 60
en que:
t = tiempo en min, aproximado a la unidad;
A = número al azar de cada día;
H = número de horas de la jornada diaria de producción, horas.
c) Determinar la hora exacta de extracción de la muestra, según:
+ To 60
t T=
