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Análisis comparativos de resultados de ensayos de resistencia a
la compresión cilíndrica y resistencia a la flexotracción de
hormigones en la Región Metropolitana de Santiago de Chile
Introducción
Desde la entrada en vigencia de la Norma NCh 170 de
Hormigones en Chile, existe una urgente necesidad de
llegar a acuerdos que permitan establecer una
equivalencia que relacione los resultados de ensayos de
resistencia a la compresión cilíndrica y resistencia a la
flexotracción de hormigones realizados a probetas
moldeadas. Aunque parece a primera vista un asunto
relativamente simple, la realidad es que identificar una
relación única y representativa no es un tema trivial,
principalmente porque son varios y de diversa índole
los factores que pueden incidir en la determinación un
coeficiente de correlación entre ambas resistencias,
más aún cuando cada uno de dichos factores
dependiendo el contexto puede llegar a tener niveles
diferentes de sensibilidad.
Lo anterior, comienza a cobrar mayor relevancia al
considerar la complejidad e implicaciones del control
de hormigones en el laboratorio mediante el ensayo de
viga para obtener el valor de resistencia a la
flexotracción, el cual normalmente se caracteriza por
presentar una escasa repetibilidad y por ende una
significativa dispersión de los resultados de ensayo,
debido principalmente a lo sensible del ensayo en si
mismo y a la dificultad por lograr mantener una probeta
en condiciones optimas de ensayo.
Sumado a lo anterior está el hecho de que en la
fabricación de las probetas para el ensayo de
laboratorio de flexotracción con viga, es necesario
tener presente que el transporte y manipulación de los
especímenes por parte de los operarios del laboratorio
supera los límites legales vigentes en Chile (Ley del
Saco).
En este sentido, sabiendo que el control de hormigones
por compresión cilíndrica es considerablemente más
rápido y confiable, y que es perfectamente posible
deducir, la equivalencia entre ambas resistencias para
un determinado hormigón, se propone especificar y
controlar el hormigón solamente en términos de
compresión cilíndrica, lo cual resulta además oportuno
y pertinente si se tiene en cuenta que la Norma NCh
170 emplea la nomenclatura en Grados G. Por lo tanto,
partiendo de esta situación se sugiere especificar el
hormigón para pavimentos, en términos de Grado de
resistencia a la compresión cilíndrica a los 28 días, en
lugar de especificar el hormigón mediante la
resistencia a la Flexotracción, para lo cual se debe
reconocer y respaldar como válida la equivalencia
resultante a partir del análisis de los datos de los
ensayos realizados para el análisis comparativo.
Por tal motivo, el Instituto del Cemento y del Hormigón
de Chile – ICH ha encabezado un ejercicio tendiente a
determinar una equivalencia valida y representativa
entre ambos tipos de ensayo, (resistencia del hormigón
a compresión cilíndrica con su equivalente en
resistencia a flexotracción), para el caso de hormigones
especificados por el grado G (Grado de resistencia a la
compresión cilíndrica a los 28 días). En este sentido.
para efectos de los análisis comparativos, se
consideraron hormigones especificados como G25, G30
y G35.
Adicionalmente, para efectos acotar la muestra, así
como otorgar una mayor representatividad,
consistencia y coherencia al análisis comparativo, se
definió que los hormigones a utilizar en los análisis
fueran fabricados en plantas de hormigón
premezclado localizadas en la Región Metropolitana
de Santiago, pertenecientes a las empresas de
premezclado que se vincularon y contribuyeron con el
ejercicio.
Finalmente, es importante comentar que la iniciativa
nace de la necesidad de actualizar los criterios y
valores, acordes al tipo de ensayo empleado en la
actualidad (resistencia a la compresión cilíndrica)
respecto de la correlación que hasta hace poco se
encontraba vigente entre resistencia a la compresión
cubica y la resistencia a la flexotración en viga.

Descripción de los Hormigones Especificados
para el análisis comparativo realizado
Para el desarrollo del análisis comparativo realizado fue
necesario comenzar por la definición de las
características de los hormigones que se considerarían
en el ejercicio, por parte de las empresas participantes.
En este sentido, se acordó trabajar con un numero
limitado de tipos de hormigón, determinado por su
especificación por Grado de resistencia a la compresión
cilíndrica, los cuales debían ser elaborados por cada una
de las empresas de hormigón premezclado participantes
en una de sus plantas de la región metropolitana.
Por lo tanto, cada una de las plantas seleccionadas debía
proporcionar la cantidad de hormigón suficiente para la
toma de muestras de tres hormigones, especificados en
términos Grados G, considerando en que pudieran ser
utilizados en obras de pavimentos urbanos, como los que
ejecuta en Santiago el Serviu Metropolitano.
Por lo tanto, para efectos del ejercicio se acordó emplear
hormigones especificados a compresión cilíndrica en tres
grados diferentes: G25, G30 y G35, de modo que al ser
ensayados a compresión y en simultaneo a flexotracción,
fuera posible deducir en consecuencia la equivalencia
entre ambos tipos de resistencia.
A partir de la definición de las edades (3, 7, 28 y 90 días)
y los ensayos a realizar (compresión cilíndrica y
flexotración en viga prismática) para dichas edades, se
estableció la cantidad de hormigón requerida para el
análisis comparativo, de modo de contar con hormigón
suficiente para elaborar probetas requeridas, 2 probetas
por tipo ensayo para cada edad por cada una de las
plantas consideradas en el ejercicio. La toma de muestras
en la planta y ensayos de resistencia estuvieron a cargo
de personal de IDIEM.
La Norma NCh 170 - Hormigones
Es importante destacar que a partir de la entrada en
vigencia de la Norma NCh 170 (Hormigón), en donde se
establece como base de referencia, para la
especificación de la resistencia de los hormigones en
Chile, el Grado de resistencia a la compresión cilíndrica
a los 28 días; por lo cual surge automáticamente la
necesidad de determinar una relación equivalente, en
términos de la resistencia a la flexotracción obtenido
en el ensayo de viga.
Considerando que, hasta antes de la entrada en
vigencia de la norma la práctica común, acostumbrada
al uso de la probeta cubica, reconocía una correlación
empleada por años entre los resultados de ensayos de
resistencia a la compresión cubica y los resultados de
ensayos de resistencia a la flexotracción en viga del
hormigón.
Sin embargo, en la actualidad más que tratar de derivar
una correlación entre ensayos, se pretende encontrar y
reconocer una equivalencia entre ambas resistencias;
de modo que una vez adoptada esta relación, en el caso
particular de los pavimentos, se opte por especificar la
resistencia directamente en términos del Grado de
compresión cilíndrica, asumiendo con ello la resistencia
a la flexotracción equivalente.
La ley del Saco
Dentro de la normativa vigente en Chile, se han
definido regulaciones tendientes a reglamentar el peso
que una persona puede cargar y manipular, dicha
legislación determinó los limites de carga admisible (25
kilogramos) para una persona, así como los limites de
carga si es que se hace un trabajo compartido entre dos
personas (33 kilogramos).
Mencionada normativa genera una restricción cuando
se trata de maniobrar con probetas (vigas) para los
ensayos de flexotracción, lo cual termina por incidir en
las labores de los laboratorios que deban realizar este
tipo de ensayos, si se tiene en cuenta que el peso de la
probeta y moldes no podría ser manipulado y
transportado por un solo operario.
Esta situación obliga a buscar alternativas que permitan
deducir el valor de la resistencia a la flexotracción bajo
estas circunstancias.
Una de las posibilidades es encontrar una equivalencia
con el ensayo de resistencia a la compresión cilíndrica,
confiable y representativa, que se acepte y adopte en
la práctica común, con lo cual no sería necesario
realizar un ensayo que a parte de las restricciones antes
descritas, tiene reconocidas limitaciones debido a su
escaza repetibilidad y alta variabilidad de los resultados
de ensayo.

Conclusiones
Como consecuencia del análisis comparativo
realizado se concluye que existe una equivalencia
entre la resistencia a la compresión cilíndrica y la
resistencia a la flexotracción de hormigones
elaborados en la Región metropolitana de Santiago,
confiable y lo suficientemente representativa para
poder concluir que la resistencia media a la
flexotracción en viga prismática que se utiliza para
definir el Módulo de rotura para el diseño de un
pavimento de hormigón tiene un Grado de
resistencia a la compresión cilíndrica a los 28 días
equivalente, el cual permitiría especificar un
hormigón para pavimentos directamente por
compresión cilíndrica sin tener que utilizar un factor
de correlación para transformar de vuelta (de
compresión a flexotracción) el valor de resistencia
obtenido de ensayos realizados al hormigón
colocado.
Tabla 1: Resumen de Equivalencias entre valores de Flexotracción y Compresión Cilíndrica
Resistencia a la Flexotracción Media
(MPa)
Grado de Resistencia a la Compresión Cilíndrica
a los 28 días
3,8 G25
4,0 G30
4,2 G30
4,5 G35
4,8 G35
5,0 G35
5,2 G40
Nota: la evaluación estadística de resultados de resistencia a compresión, en grados G, se debe realizar según
NCh1998, considerando una fracción defectuosa de 10% (Nivel de confianza 90%).
Si bien el ejercicio se hizo tomando como referencia la Región Metropolitana, se podría pensar en extrapolar
los resultados a otras zonas con áridos similares, como por ejemplo V y VI Región.
Referencia
Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile - Estudio Análisis comparativos de resultados de ensayos
de resistencia a la compresión cilíndrica y resistencia a la flexotracción de hormigones en la Región
Metropolitana de Santiago de Chile . Santiago de Chile 2018
ACI 318 Código de diseño en hormigón armado. 2014.