compass guia del usuario esp

MANUAL DE USUARIO COMPASS

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INDICE 1. INTRODUCCION .......................................................................................................................... 4

1.1 Requerimientos de Hardware ......................................................................................... 4

1.2 Requerimientos de Sistema Operativo .......................................................................... 4

1.3 Iniciando el Programa ..................................................................................................... 4

2. EXPERTO EN MEZCLAS (MIX EXPERT) .................................................................................... 6

2.1 Información General del Proyecto General Project Information .................................... 6

2.2 Información Específica de la Obra “Job-Specific Info” .................................................... 6

2.3 Criterios de Medio Ambiente ............................................................................................... 7

2.3.1. Ubicación ........................................................................................................................ 8

2.3.2. Consideraciones Climáticas. ........................................................................................ 9

2.3.3. Exposición ...................................................................................................................... 9

2.4 Análisis .................................................................................................................................. 10

2.4.1. Análisis de Criterios de Desempeño ......................................................................... 10

2.4.2. Figura de Análisis de Selección de Materiales (Materials Selection Analysis) .... 11

3. MODULO DE GRADACION ........................................................................................................ 13

3.1 Introducción de Mezclas de Agregados ........................................................................... 13

3.2 Análisis .................................................................................................................................. 15

4. MÓDULO DE DOSIFICACIÓN “PROPORTIONING MODULE”............................................... 18

4.1 Criterios de diseño de Mezclas .......................................................................................... 18

4.2 Materiales ............................................................................................................................. 18

4.2.1. Agregados Aggregates ............................................................................................... 18

4.2.2. Cementantes “Cementitious” .................................................................................... 19

4.3 Análisis .................................................................................................................................. 19

4.3.1. Dosificación Inicial de mezclas ................................................................................. 19

4.3.2. Ajustes de Agua (Water Adjustments) .................................................................... 19

4.3.3. Refinado de la dosificación de mezclas (Refined Mix Proportions) ..................... 20

5. OPTIMIZACION .......................................................................................................................... 21

5.1 Mezclas de Prueba .............................................................................................................. 21

5.1.1. Materiales..................................................................................................................... 21

5.1.2. Análisis de Mezclas de Prueba .................................................................................. 22

5.2 Optimización de Mezclas (Mixture Optimization) ........................................................... 23


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5.2.1. Criterio de diseño de Mezclas ................................................................................... 23

5.2.2. Resultados de las Mezclas ......................................................................................... 24

5.2.3. Conveniencia “Desirability” ....................................................................................... 24

5.2.4. Análisis de Optimización de Mezclas de Hormigón ................................................ 26


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ÍNDICE DE FIGURAS Pag. Figura 1: Pantalla de inicio de COMPASS 5 Figura 2: Pantalla de Introducción de Información Especifica 7 Figura 3: Pantalla “Location” 9 Figura 4: Ventana de Análisis de Criterio de Desempeño 11 Figura 5: Pantalla de Materiales Disponibles 12 Figura 6: Ventana de Salida de Criterio de Desempeño. 12 Figura 7: Pantalla de Datos de Módulo de Gradación de Agregados. 13

Figura 8: Pantalla de Introducción de Gradación de Agregados 15 Figura 9: Ventana de Análisis de Gradación 16 Figura 10: Control Terciario de Mezclas 17 Figura 11: Ventana de análisis de la Curva de Potencia 0.45 17

Figura 12: Ventana de Proporcionamiento Refinado de Mezclas 20 Figura 13: Pantalla de Introducción de Materiales 22

Figura 14: Ventana de Análisis de Mezclas de Prueba 23 Figura 15: Funciones Típicas de Conveniencia 25 Figura 16: Función de Conveniencia para la Resistencia 26

Figura 17: Ventana de Análisis de Optimización 27 Figura 18: Pantalla de Análisis de Ajuste de Modelo 28


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GUÍA DEL USUARIO DE COMPASS

1. INTRODUCCION El nombre “COMPASS” deriva de las siglas en ingles: “Concrete Mix ture Performance Analysis System” que se traduce como: “Sistema de Análisis de Desempeño de Mezclas de Hormigón”. COMPASS es una aplicación basada en el sistema operativo Windows, que puede ser usado para la optimización de de la selección de materiales y proporciones de mezclas de hormigón para pavimentos basado en condiciones específicas de un sitio de trabajo. Para alcanzar este objetivo, COMPASS cuenta con las siguientes capacidades:

• Identificar criterios relevantes de desempeño que están en función de datos específicos de la obra, tales como: la importancia del proyecto, el tipo de pavimento, las condiciones climáticas, restricciones de construcción y exposición a solicitaciones ambientales

• Identificar criterios aplicables de desempeño de mezclas y recomendar métodos de ensayo.

• Predecir el impacto que estos cambios en materiales o dosificaciones, condiciones medioambientales y procedimientos de construcción puedan tener en el desempeño y facilidad de construcción del hormigón

• Proveer herramientas de análisis para las mezclas de agregados. • Recomendar proporciones iniciales de mezclas. • Optimizar las proporciones de mezclas basado en criterios de múltiples trabajos

específicos, tales como resistencia, costo y permeabilidad. 1.1 Requerimientos de Hardware

El sistema mínimo requerido para la adecuada operación de COMPASS es una computadora con 128 megabytes (MB) de memoria y un procesador con al menos 500 MHz de velocidad. El sistema recomendado es un computador con 256 MB de memoria y un procesador de al menos 1 GHz. COMPASS ha sido diseñado para una resolución de pantalla de 1024 by 768.

1.2 Requerimientos de Sistema Operativo

COMPASS require Windows 2000 SP1 o Windows XP Professional.

1.3 Iniciando el Programa

Cuando COMPASS se abre por primera vez, la pantalla muestra un menú para los siguientes temas: “File, Edit, y Help” (Figura 1). Estos menús se usan para trabajar con archivos de proyectos, editar o modificar opciones de proyectos y para acceder a las características de la ayuda. Un consejo del día al azar “tip of the day” aparece cada vez que COMPASS se inicia. Este consejo ofrece temas útiles acerca del hormigón. A lo largo del lado izquierdo de la pantalla hay un menú con los cuatro módulos de cómputo que pueden ser accesados. En estos módulos el usuario define sus datos específicos de trabajo y criterios de datos de mezclas de hormigón. Cada módulo tiene la habilidad de ser usado independientemente como una herramienta sola, o bien, el usuario puede realizar un análisis completo usando los cuatro módulos. Cada módulo se construye en base al anterior, dentro de un análisis consecutivo. Los módulos de cómputo son los siguientes: 1. Experto en Mezclas “Mix Expert”, 2. Gradación de Materiales “Gradation”, 3. Dosificación “Proportioning”, y


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4. Optimización “Optimization”. Debajo de cada uno de los módulos, se muestra una lista de los archivos usados recientemente.

Figura 1: Pantalla de inicio de COMPASS

Si el usuario decide correr un análisis completo, se presenta la siguiente secuencia:

• Identificar el criterio de desempeño relativo (o importante) para el trabajo o las condiciones específicas del lugar de trabajo (Módulo – “Mix Expert” – “Performance Criteria”).

• Seleccionar los materiales que mejor se ajusten a las condiciones (Módulo 1 – Mix Expert - Materials Selection)

• Determinar gradaciones óptimas de agregados para alcanzar la máxima densidad y la trabajabilidad óptima. (Módulo 2 – “Gradation”)

• Determinar dosificaciones preliminares en base al ACI 211. (Módulo 3 – “Proportioning based on ACI 211”)

• Optimizar las dosificaciones de mezclas de hormigón en base a criterios específicos de trabajo. (Módulo 4 - Optimization)

• Los datos para el primer módulo son referenciados de manera cruzada con la información en la Base de Conocimiento Knowledge Base de COMPASS para ayudar a guiar al usuario en la identificación del criterio de desempeño de las mezclas y la selección de los materiales para cumplir estos criterios para la optimización de las mezclas para pavimentación, considerando los efectos de medio ambiente de la zona en la que se construirá el pavimento y la expectativa de desempeño. Los Módulos 2 al 4 incluyen subrutinas analíticas para optimizar dosificaciones de materiales en base a criterios específicos del sitio de trabajo. Los siguientes párrafos proveen una descripción más detallada de cada módulo.


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2. EXPERTO EN MEZCLAS (MIX EXPERT) Este módulo consiste en un análisis en dos etapas en el cual el criterio de desempeño de las mezclas basado en condiciones específicas del sitio de trabajo se identifican primero y luego se evalúan los materiales seleccionados por el usuario en términos de su efecto en el criterio de desempeño de las mezclas. En el Análisis de Criterio de Desempeño “Performance Criteria Analysis”, los usuarios pueden seleccionar su propio criterio de diseño de mezclas y/o obtener recomendaciones de criterios de diseño de COMPASS a través de la base de conocimiento como una función de las condiciones especificas del sitio de trabajo. Recomendaciones de criterios de optimización incluyen:

• Revenimiento, • Tiempo de Fraguado, • Contenido de Aire, • Resistencia, • Calor de Hidratación • Temperatura del Hormigón • Coeficiente de Expansión Térmica • Retracción • Permeabilidad • Resistencia a ciclos hielo-deshielo • Resistencia a la Reacción Alcali-Silica (ASR) • Resistencia al Ataque de Sulfatos • Resistencia a la Corrosión. • Resistencia a la Abrasión.

2.1 Información General del Proyecto General Project Information Para comenzar el análisis, la información general del proyecto puede ser introducida en el programa. Esta es una pantalla donde el usuario puede identificar el proyecto e introducir notas específicas acerca del mismo.

2.2 Información Específica de la Obra “Job-Specific Info” La siguiente pantalla es la pantalla de Información específica de la obra (Figura 2). Esta pantalla incluye información específica del trabajo como ser:

• New Construction: Se proveen Criterios de Desempeño para una construcción nueva y recomendaciones de materiales para hormigón que será usado en la construcción de un nuevo pavimento rígido.

• Patch or Repair: Provee recomendaciones adicionales específicas para proyectos de bacheo o mezclas específicas para reparaciones.

• Overlay: Recomendaciones específicas para mezclas de hormigón que se usarán en proyectos de rehabilitación con sobrecarpetas.

• Project importance: Importancia del proyecto: o Alta: se aplica a altos volúmenes de tráfico, o carreteras interestatales. Para este nivel,

se anticipan ensayos en profundidad con los equipos de laboratorio más sofisticados. o Medio: corresponde a vías de tráfico medio o vías estatales. Para este nivel pueden

usarse equipos de laboratorio y procedimientos de ensayo menos sofisticados que los recomendados anteriormente.

o Bajo: Se aplica a vías de bajo volumen de tráfico y vías de menor prioridad que tienen un presupuesto limitado para ensayos.


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• Pavimento con refuerzo de acero: Se aplica en caso de que se encuentre presente algún

tipo de armadura. Esta posibilidad habilita la necesidad de revisar hormigones resistentes a la corrosión.

Construcción:

• Apertura Temprana: Se refiere a la necesidad de abrir el pavimento al tráfico rápidamente después de la construcción. Esta condición habilita la necesidad de realizar mezclas que desarrollen resistencias tempranas altas. Una caída en el tiempo de apertura temprana, provee recomendaciones de mezclas típicas utilizadas para tiempos de rápida apertura. Esta opción no está actualmente habilitada en la versión actual del software.

Método de colocado:

• Pavimentadora Deslizante: En este caso se recomienda mezclas de hormigón de bajo revenimiento para prevenir la caída del borde.

• Con Encofrados: Se recomienda un revenimiento de entre 25 a 100 mm para mezclas de hormigón cuando se usan enconfrados.

Figura 2: Pantalla de Introducción de Información Específica.

2.3 Criterios de Medio Ambiente Después de introducir la información de diseño del pavimento, se consideran los factores de medio ambiente. Estas son tres pantallas de datos bajo el título: “environment”: ubicación “location”, clima “climate” y exposición “exposure”.


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2.3.1. Ubicación En la pantalla de ubicación, el usuario puede obtener el clima local seleccionando la ubicación del pavimento (Figura 3). La ubicación del proyecto permite extraer datos históricos de clima para el sitio en el cual se construirá la mezcla de hormigón (dentro de Estados Unidos). Los datos de clima han sido obtenidos de la base de datos de la “National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)”. Cuando la ubicación del proyecto se selecciona en COMPASS, la información es requerida de las estaciones y clima cercanos a la ubicación de la obra. El uso de un algoritmo inteligente permite seleccionar la información de clima de las estaciones más relevantes y la información específica para la ubicación seleccionada se calcula en base a un sistema de interpolación ponderado. La base de datos de clima contiene lecturas promedio horarias para el año entero (basado en 30 años de datos históricos) para un número de estaciones climáticas distribuidos en todos los estados unidos. En otras palabras, los datos de clima no son actuales o pronosticados, sino más bien datos históricos y la información reportada está basada en promedios de datos de 30 años para la ubicación seleccionada. El usuario puede usar las flechas de navegación y el control de zoom en la esquina superior izquierda del mapa para ubicar el proyecto. Una vez que el sitio del proyecto está visualmente identificado, el usuario puede presionar la ubicación específica en el mapa con un click del ratón. Esto permite al programa fijar la ubicación del proyecto y adjuntar los patrones locales de clima dentro del análisis. Alternativamente, el usuario puede introducir la latitud y la longitud del proyecto de pavimentación bajo la sección ‘Selected Location’ . El usuario debe hacer click en ‘Set Location’ para fijar la latitud y longitud. A lado de los cuadros de latitud y longitud, COMPASS muestra un cuadro de diálogo para la ubicación y el peso (%) de las tres estaciones climáticas que están más cerca del proyecto de pavimentación con la finalidad de obtener datos climáticos precisos. COMPASS considera las tres estaciones más cercanas al proyecto de pavimentación y muestra la distribución promedio ponderada de dichas estaciones climáticas.


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Figura 3: Pantalla “Location”

2.3.2. Consideraciones Climáticas. Una vez que la pantalla de ubicación se completa, el usuario puede moverse a la pantalla de introducción. El usuario puede seleccionar las fechas de construcción y la hora del día en la cual se realizará la pavimentación. Con esta información, se obtiene la base de datos histórica climática para las condiciones de clima durante la pavimentación y se evalúa la siguiente información climática:

• Temperatura (baja y alta) • Velocidad del viento • Humedad

El usuario puede hacer un ajuste fino de los datos de clima y específicamente colocar los patrones de clima para el período de construcción. Si existen datos de temperatura más precisos, el usuario puede ajustar estos valores. La velocidad del viento y humedad (%) están en una lista a lo largo de los rangos de temperatura y el usuario puede cambiar los valores ya sea seleccionando de los cuadros o arrastrando los máximos y mínimos del control lateral.

2.3.3. Exposición Luego de considerar los patrones locales de clima, el usuario puede determinar el tipo de exposición al cual estará sujeto el pavimento. Como ser ambientes “Abrasivo” o con “hielo/deshielo”. También existen consideraciones para exposición a sulfatos en regiones costeras. El usuario puede seleccionar el cuadro y hacer click para seleccionar qué tipo de exposición está


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siendo considerada. Para exposición con sulfatos hay un menú desplegable hacia abajo a fin de obtener el rango de exposición, desde no importante (negligible) hasta muy severa.

• Ambiente Abrasivo: indica clima en el cual el pavimento está sujeto a un ambiente abrasivo como ser tráfico pesado, uso de ruedas con clavos o un proyecto en el cual se requiere que las mezclas de hormigón sean resistentes a la abrasión.

• Hielo y Deshielo (Freezing and Thawing): Corresponde a hormigones expuestos a ciclos hielo – deshielo en una condición húmeda o también hormigones expuestos a sales descongelantes.

• Agua salada: Agua contaminada o agua salada, corresponde a hormigones expuestos a cloruros de sales de deshielo, agua salada, contaminada u otras fuentes que requieran que el hormigón sea resistente a la corrosión cuando tiene presencia de acero en las losas.

• Exposición a Sulfatos (Sulfate exposure): Se proveen recomendaciones de Resistencia a Sulfatos de las mezclas de hormigón y tipos de cemento recomendados en base al nivel de exposición a los sulfatos que se definen de acuerdo con la Portland Cement Association (PCA). o No significativo (Negligible): corresponde a menos del 0.10% en masa de sulfatos

solubles en agua (S04) en suelos o menos de 150 ppm de S04 en agua. o Moderado: corresponde a 0.10% a 0.20% en masa de sulfatos solubles en agua

(S04) en suelos o 150 a 1500 ppm de S04 en agua. o Severo: corresponde a 0.20% a 2.0% en masa de sulfatos solubles en agua (S04) en

suelos o entre de 1500 a 10000 ppm de S04 en agua. o Muy Severo: corresponde a más de 2.0% en masa de sulfatos solubles en agua (S04)

en suelos o más de 10000 ppm de S04 en agua.

2.4 Análisis Al usar el software COMPASS, el usuario provee información clave que identifica criterios importantes que el usuario debería considerar en base a condiciones específicas del lugar como diseño estructural; condiciones medio ambientales y restricciones del sitio de construcción. El resultado del análisis de criterios de desempeño es una lista de criterios recomendados que el usuario debería considerar al momento de seleccionar materiales y dosificaciones para alcanzar una mezcla óptima que cumpla con dichos criterios.

2.4.1. Análisis de Criterios de Desempeño Después de introducir todos los datos de respaldo del proyecto y establecer los datos de clima, el usuario está ahora listo para considerar cuáles de las características son específicas para su proyecto. La lista de criterios de desempeño puede verse a través de la parte superior de la pantalla “performance criteria”. La pantalla de salida para el análisis de criterio de desempeño se muestra en la Figura 4. Las propiedades relevantes del hormigón identificadas, aparecen a través de la parte superior de la pantalla. Haciendo un click en la zona de interés, se accede a la información específica de propiedades. Se sugieren métodos de ensayo según el nivel de importancia del proyecto. Los métodos generales de construcción que se pueden considerar y la sugerencia de materiales y dosificaciones. Cuando se presiona en “Leer Más” (‘Read More’), se provee al usuario un link específico para la sección de propiedades del hormigón para investigar mayor información de la propiedad seleccionada en la sección de la FHWA del libro: “Integrated Materials and Construction Practices for Concrete Pavement”.


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Figura 4: Ventana de Análisis de Criterio de Desempeño

2.4.2. Figura de Análisis de Selección de Materiales (Materials Selection Analysis) La segunda parte de análisis de de este módulo se refiere al Análisis de la Selección de Materiales. En este análisis, los datos para los materiales constituyentes en la pantalla de “Materiales Disponibles” (‘Available Materials’) (Figura 5), activa la Base de Recomendaciones y Avisos en base a formas para optimizar los criterios de optimización relevantes a los criterios de desempeño. Los datos de materiales disponibles que el usuario puede seleccionar incluyen:

• Tipo de Agua: Water Type • Tipo de Cemento Cement Type • Tipo de Agregado Fino Fine Aggregate Type • Agregado Grueso Coarse Aggregate

o Tipo Geológico Geological Type o Forma Shape o Partículas Alargadas Elongated Particles o Textura Texture o Tamaño Máximo Maximum Size o Gradación Gradation o Abrasión Los Angeles Abrasion o Absorción Absorption o Agregado Marginal Marginal Aggregate o Agregado Reciclado Recycled Aggregate o Impurezas Potenciales Potential Impurities

• Mezclas Admixtures o Mezclas con Aire Incluido Air Entraining Admixtures o Aditivos Químicos Chemical Admixtures o Tipo de Fibra Fiber Type

• Materiales Cementicios suplementarios Supplementary Cementitious Materials (SCM) o Clase de Ceniza Volante Fly Ash Class o Escoria o Cemento con Escoria GGBF Slag or Slag Cement o Metacaolín (no disponible en esta versión) Metakaolin: o Puzolana Natural Natural Pozzolans o Microsílica (no disponible en esta versión) Silica Fume.


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Figura 5: Pantalla de Materiales Disponibles

La Figura 6 muestra la pantalla de salida de este módulo. En esta pantalla de análisis, los íconos de los materiales constituyentes están en línea en la parte superior de la pantalla. Haciendo click en el ícono de interés, la información de materiales recomendados así como así como las advertencias en los materiales seleccionados que podrían comprometer una propiedad dada del hormigón se muestran. El usuario puede ver información adicional de cualquier dato, incluyendo la fuente de información al hacer click en el botón “mostrar detalles” (‘Show Details’)

Figura 6: Ventana de Salida de Criterio de Desempeño.


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3. MODULO DE GRADACION La Figura 7 muestra el Módulo de Gradación de Agregados. Este módulo ha sido usado para evaluar las propiedades como ser la densidad del paquete de agregados y la trabajabilidad como una función definida por el usuario o recomendada por el modelo de mezclas de agregados. Al inicio del módulo de gradación, se muestra una pantalla de información general primero, donde el usuario puede introducir los detalles del proyecto y notas específicas acerca del análisis que se está realizando.

3.1 Introducción de Mezclas de Agregados Bajo la pantalla de Agregados “Aggregates” el usuario introduce información de cada uno de los agregados disponibles. Esta pantalla presenta a los agregados disponibles en la parte superior de la pantalla y la información general de las propiedades físicas de los mismo y el análisis de tamices (gradación) en la mitad inferior de la pantalla bajo cada una de las respectivas columnas correspondientes a los agregados seleccionados en la mitad superior de la pantalla. Los botones: Add, Copy y Remove en la esquina superior derecha se usan para añadir nuevos agregados, crear una copia de los datos de un agregado existente en uno nuevo y remover agregados disponibles en el archivo del proyecto. Esos botones se aplican al agregado iluminado en la lista de agregados.

Figura 7: Pantalla de Datos de Módulo de Gradación de Agregados.

Una vez que un agregado es añadido, sus propiedades necesitan ser establecidas. Seleccione el agregado al hacer click en su nombre y éste aparecerá iluminado. Desde aquí se usa el cuadro


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‘General Information’ en el centro de la pantalla para renombrar e identificar la información general de agregado. Bajo el cuadro ‘Physical Properties’, el usuario puede identificar valores para gravedad específica, peso unitario compactado y otros parámetros explícitos del agregado. Una descripción breve de cada uno de esos cuadros se indica a continuación: La Información general incluye: • Nombre del Agregado: Aggregate name (Escriba una identificación descriptiva del agregado) • Fuente del Agregado: Aggregate source (Escriba el nombre de la fuente de los agregados o

el banco). • Tipo de Agregado: Aggregate type

o Fino: Típicamente para agregados con tamaño máximo del tamiz No. 4 hacia abajo. o Grueso: Típicamente para agregados con tamaño entre los tamices 1 ½” al No. 8,y o Intermedio: Típicamente para agregados con tamaño entre los tamices ½” hasta el

No. 16) Propiedades Físicas incluyen: • Forma del Agregado: Aggregate shape: dato subjetivo de la forma del agregado (por

ejemplo redondeado, semi-angular o angular). • Gravedad Específica: Specific gravity: Obtenida a través de AASHTO T084 (ASTM C 128)

para agregado fino o AASHTO T085 (ASTM C 127) para intermedio y grueso. • Peso Unitario Compactado (varillado) y suelto Compacted (rodded) and Loose Unit weight

Obtenido a través de AASHTO T19 (ASTM C 29). • Características Volumétricas: Packing Characteristics

o Densidad del Paquete Packing Density: Usada en el modelo de densidad de De Larrard y Toufar. Puede ser determinado como el preso unitario compactado dividido entre el producto de la gravedad específica y la densidad del agua. No es necesario para mezclas definidas por el usuario.

o Relación de Vacíos Voids Ratio: Usado en el modelo de Dewar. Puede ser determinado como el producto de la gravedad específica y la densidad del agua dividido entre el peso unitario suelto. No es necesario para mezclas definidas por el usuario.

Gradación Gradation: Indicado en la Figura 8, el usuario puede introducir o modificar el análisis de tamices para cada agregado seleccionado, el cual será usado para crear una combinación de agregados más adelante. Para seleccionar la gradación específica para cada agregado, debe iluminarse haciendo click en el nombre en la lista de la parte superior. El usuario puede seleccionar el porcentaje que pasa o porcentaje retenido para el análisis. Dependiendo de cual se seleccione, el usuario puede introducir el análisis de laboratorio en la columna respectiva. El programa provee un conjunto de tamices por defecto, pero el usuario tiene la opción de introducir tamaños adicionales de tamices en la sección ‘Add Sieve’. Los tamaños de tamices seleccionados pueden ser quitados con el botón: ‘Remove selected sieve’. NOTA: El tamiz debe ser iluminado antes de hacer click en remove. Si un borrado accidental ocurriera, simplemente haga click en los tamaños por defecto y COMPASS restaurará los tamaños originales de los tamices. Al hacer click en ‘Revert to default sieves’ cualquier tamaño definido por el usuario será borrado y el software se revierte al conjunto de tamices por defecto. El gráfico en la parte inferior de la pantalla muestra el porcentaje que pasa y el retenido bajo cada tamaño de tamiz para los agregados seleccionados en la mitad superior de la pantalla. Este método se repite para cada agregado individualmente hasta que todos ellos son introducidos.


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Figura 8: Pantalla de Introducción de Gradación de Agregados

3.2 Análisis Antes de proceder con la pantalla de análisis, seleccione los agregados que se usarán en el análisis haciendo click en el cuadro a lado de cada uno de ellos en la lista de agregados en la pantalla de introducción de agregados. Una marca de selección verde debería aparecer para cada agregado seleccionado. Esto avisa a COMPASS cuales de los agregados incluir dentro de la gradación combinada. Luego de seleccionar los cuadros deseados, proceda con la pantalla de análisis de datos (Figura 9). El usuario es entonces capaz de realizar mezclas para múltiples agregados.


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Figura 9: Ventana de Análisis de Gradación

En la pantalla de análisis, hay dos formas de mezclar los agregados seleccionados: 1. Usar proporciones personalizadas: Haciendo click en el cuadro: ‘Use Custom Proportions’ se

puede introducir las proporciones de cada agregado en la columna respectiva que tiene el título; ‘Proportions as Percentage of Mass’ que se traduce como: “proporciones como porcentaje de la masa”. Alternativamente, para proporciones personalizadas, aparece un control para seleccionar la mezcla personalizada cuando se mezclan dos o tres agregados.

a) Cuando dos agregados se mezclan un control de arrastre aparece para seleccionar la

mezcla de dos o tres agregados. La mezcla se selecciona mediante el arrastre entre 0 y 100%.

b) Cuando se mezclan tres agregados, un nuevo control aparece para seleccionar la mezcla, este control ternario tiene la propiedad de que cualquier punto seleccionado en el entrega una combinación de los tres agregados que suman 100%. Cuando el punto es cualquiera de los extremos entonces el agregado iguala al 100% del agregado representado por el extremo y 0% para los otros dos agregados. De manera similar si el punto está en la mitad entre uno y el adyacente, la mezcla iguala 50% del primer agregado representado y 50% para el adyacente los agregados y 0% para el tercero. En el ejemplo de la Figura 10, el punto seleccionado entrega una combinación de 70% del agregado 1 (X1), 10% del agregado 2 (X2) y 20% del agregado 3 (X3)


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Figura 10: Control Terciario de Mezclas.

c) Para más de tres agregados, la mezcla personalizada del usuario tiene que ser introducida en la columna “personalizada” ‘Custom’

2. Modelo: Esta opción se usa para analizar el modelo de la mezcla recomendada. Quite la

selección del cuadro ‘Use Custom Proportions’ y seleccione ya sea los modelos de: Toufar, Dewar, o De Larrard bajo el menú desplegable ‘Model’. Las proporciones para cada agregado aparecen en la columna ‘Recommended’ bajo la tabla: ‘Proportions as Percentage of Mass’. La opción del modelo puede ser usada para mezclar hasta 3 agregados. Para evaluar la mezcla definida por el usuario o recomendada, haga un click en ‘Analyze’. Esto crea una serie de cinco cuadros de gráficos, mostrados a través de la parte inferior de la pantalla y son: Vacíos Void; Relación Ratio, Paquete Packing, Gráfico Factor de Grosura Coarseness Factor Chart, Porcentaje Retenido Percent Retained, y el Gráfico de la potencia 0.45. 0.45 Power Chart. Al hacer click en los diferentes bloques se mostrará los diferentes gráficos. La Figura 11 es una muestra de la ventana de análisis de la típica curva de potencia 0.45 para el módulo de gradación.

Figura 11: Ventana de análisis de la Curva de Potencia 0.45


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Si el usuario no está satisfecho con la gradación creada, puede establecer nuevas proporciones personalizadas, para hacerlo, seleccione el cuadro cerca de la parte superior de la pantalla en el que se lee ‘Use Custom Proportions’, e introduzca los valores deseados en la columna ‘Custom’ a lado de los valores recomendados. Luego haga un click nuevamente en “Analize” para volver a analizar las nuevas proporciones.

4. MÓDULO DE DOSIFICACIÓN “PROPORTIONING MODULE” Este modulo produce dosificaciones de mezclas basadas en los lineamientos de dosificación de ACI 211//Portland Cement Association (PCA) para obtener datos preliminares de dosificación de mezclas. El usuario puede obtener dosificaciones de mezclas con un mínimo número de datos. La pantalla de información general se muestra primero donde el usuario puede introducir los detalles acerca del proyecto y notas específicas acerca de la dosificación de mezclas que se está realizando.

4.1 Criterios de diseño de Mezclas En esta pantalla de datos, el usuario puede definir las especificaciones para las mezclas como ser revenimiento; resistencia a la compresión a los 28 días y contenido de aire. El usuario puede seleccionar la resistencia especificada a la compresión a los 28 días (f’cr) y COMPASS calcula la resistencia a la compresión promedio requerida usando el método en el cual los datos no están disponibles para establecer la desviación estándar (ACI 318). Alternativamente, si el usuario cuenta con datos de resistencia en el campo, el usuario puede introducir la resistencia a la compresión promedio para 28 días y la desviación estándar del productor. Para este método, deben cumplirse los siguientes requerimientos: Los datos estadísticos deben esencialmente representar los mismos materiales, proporciones y condiciones de mezclado que se usarán en el nuevo proyecto. Los datos usados para la dosificación deberían también ser obtenidos del un hormigón que tenga una resistencia característica que esté cercana en 7 MPa de la Resistencia requerida para el trabajo propuesto. Por otra parte, los datos además, deben representar al menos 30 ensayos consecutivos o dos grupos de ensayos consecutivos que totalizan al menos 30 ensayos (un ensayo es la resistencia promedio de dos cilindros de la misma muestra). Si la mezcla contiene aire incorporado el usuario debe chequear el cuadro a lado del texto ‘Entrained Air’, a fin de que COMPASS lo considere durante el análisis. También existe una opción para estimar el contenido de aire considerando el tipo de exposición al que estará sujeto el pavimento. Desde aquí, un menú desplegable permite al usuario seleccionar el grado de exposición como está definido por ACI 211.1.

4.2 Materiales Bajo el título “Materials”, el usuario puede introducir los tipos y propiedades de los materiales cementicios y agregados para ser usados en la dosificación de mezclas.

4.2.1. Agregados Aggregates En esta pantalla, el usuario puede seleccionar el número de agregados que será usado en la dosificación de mezclas desde un menú desplegable ubicado en la parte superior de la pantalla. Si


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dos agregados son seleccionados, COMPASS usa el método ACI 211.1 para estimar el volumen total de agregados grueso incrementado por el 10% para construcción de pavimento de hormigón. Si el usuario ha creado una mezcla personalizada de agregados, entonces el cuadro de mezcla personalizada “custom” debe estar seleccionado a fin de permitir a COMPASS que lo considere durante el análisis. Para tres o cuatro agregados, el cuadro personalizado se selecciona por defecto. Desde aquí, el usuario pude introducir el tamaño máximo del agregado, junto con otros parámetros de los agregados como ser el peso unitario seco en horno del agregado grueso (para estimar el contenido de agregado grueso usando el método ACI 211.1 y los módulos de fineza de los agregados grueso y fino. También existe una tabla que muestra al usuario la gravedad específica, contenido de humedad (%) y absorción (%) de cada agregado. Estos valores pueden ser ajustados al hacer click en el cuadro deseado dentro de la tabla e introducir el valor requerido. El nombre de cada agregado puede también ser editado aquí.

4.2.2. Cementantes “Cementitious” Después de introducir las propiedades de los agregaos, las propiedades de los cementantes deben ser consideradas. Estos valores se introducen en la pantalla denominada “cementitious”. Se debe introducir la gravedad específica del cemento. Si existe un material cementicio complementario a ser usado en la mezcla (SCM), el contenido del mismo debe ser introducido. Existe un menú desplegable con opciones para cambiar el contenido de SCM, con unidades de porcentaje de cementicios por volumen o porcentaje en peso o ellos pueden ser definidos en unidades inglesas o del Sistema Internacional. Para que COMPASS considere el SCM, el usuario debe habilitar el cuadro de selección a lado de SCM. Desde aquí, el usuario puede identificar el nombre del SCM, contenido y gravedad específica. Si hay un segundo material cementante complementario a ser usado, el programa provee una segunda área para introducir el segundo nombre y propiedades para este nuevo material cementante complementario.

4.3 Análisis Después de que los materiales han sido introducidos, es tiempo para que COMPASS calcule las proporciones de la mezcla.

4.3.1. Dosificación Inicial de mezclas En ésta pantalla de análisis, COMPASS muestra las proporciones iniciales de la mezcla, creadas en base a los datos de los usuarios. Estos valores no pueden ser cambiados directamente, ellos solamente se muestran para que el usuario pueda revisarlos. El usuario puede hacer ajustes en las siguientes dos pantallas de datos:

4.3.2. Ajustes de Agua (Water Adjustments) En la pantalla de ajustes de agua, el usuario puede asignar factores para ajustes de la demanda de agua en base a la angularidad de las partículas y gradación, mezclas, materiales cementicios suplementarios y otros factores como los medioambientales. Una guía a “grosso modo” para los ajustes en la demanda de agua son proporcionados. En base a estos valores se puede ajustar usando las barras de movimiento que se muestran a la derecha de la pantalla. Bajo esta lista de mezclas, el usuario puede seleccionar que tipo de reductor de agua (normal, rango medio, rango alto) se puede usar seleccionando el cuadro a lado del nombre. Una vez que se finalizan los


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ajustes para el agua, el valor máximo sugerido para la demanda del agua en (%) aparece en la parte inferior de la pantalla. Un ajuste máximo del 30% se recomienda. Sin embargo, el usuario puede escoger el uso de ajuste acumulado en lugar de sugerir el ajuste máximo.

4.3.3. Refinado de la dosificación de mezclas (Refined Mix Proportions) Luego de completar los ajustes a la demanda de agua, las proporciones refinadas de la mezcla se muestran bajo el cuadro respectivo. La Figura 12 es una muestra de la ventana de análisis Refined Mix Proportions. Desde esta pantalla se pueden realizar ajustes adicionales. En la derecha existe un cuadro que está indicado para la humedad. Este cuadro debe ser seleccionado para que COMPASS pueda calcular la humedad del agregado y las correcciones de absorción en base a los datos de humedad y absorción de agregados. Las proporciones corregidas por humedad se muestran cuando el cuadro está seleccionado. El usuario puede también cambiar el tamaño de la mezcla (bachada), pueden realizarse ajustes adicionales a las mezclas para considerar las relaciones agua/cemento máximas y mínimas y contenido de cemento. El tipo de ajuste puede seleccionarse de un menú desplegable que incluye opciones para la relación agua/cemento, cemento o ninguno. Si se selecciona ajuste de cemento, el cuadro de cemento se ilumina y se puede introducir el valor corregido. Después de realizar los ajustes el usuario podrá ver las nuevas proporciones de las mezclas. Si no le agradan los nuevos ajustes y desea comenzar nuevamente, haga un click en el botón “reset” para restaurar los valores iniciales.

Figura 12: Ventana de Proporcionamiento Refinado de Mezclas


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En la mitad de la pantalla hay una tabla que muestra los valores recomendados de mezclas de COMPASS. La tabla muestra las proporciones en cuatro columnas, cada una de las cuales tiene una forma diferente de medir los ingredientes de las mezclas, como ser por masa (lb/yd3), por volumen (ft3/yd3), o en porcentaje de masa o volumen. Los valores en esta tabla no pueden ser cambiados directamente, pero ellos cambian cuando se realizan ajustes al diseño de mezclas desde la esquina superior de la pantalla. Hay representaciones gráficas de las proporciones de las mezclas ubicadas en la parte inferior de la pantalla. Estas muestran las proporciones de las mezclas en porcentajes de masa y volumen.

5. OPTIMIZACION El propósito del modulo de optimización es guiar al usuario en la identificación de proporciones de mezclas que mejor cumplen los criterios específicos de desempeño para el proyecto en cuestión. La pantalla de introducción de información general se muestra primero donde el usuario puede introducir los detalles acerca del proyecto y las notas específicas acerca de la optimización de mezclas que se está realizando. El módulo de optimización se divide en dos etapas: 1. Mezclas de Prueba 2. Optimización de Mezclas Una vez que se ha pasado por: Experto en Mezclas; Gradación de Agregados y Módulos de Proporcionamiento, el usuario tiene un mejor entendimiento de los materiales constituyentes para enfocarse en las propiedades que tiene que optimizar. Los Constituyentes y sus rangos se selecciones en base a: • Recomendaciones de Experto en Mezclas • Recomendaciones de Gradación de Agregados y Módulos de proporcionamiento y • Especificaciones pertinentes de hormigón.

5.1 Mezclas de Prueba En la primera parte del análisis, COMPASS recomienda la realización de mezclas de prueba usando técnicas de diseño experimental.

5.1.1. Materiales En la pantalla de introducción de materiales, el usuario introduce los materiales constituyentes y los rangos de proporcionamiento para ser usados en la optimización (Figura 13). Las proporciones de entre uno y cinco factores constituyentes de los materiales de hormigón (incluyendo agua/cemento o la relación agua/cementantes) pueden ser optimizados. El usuario puede también introducir materiales adicionales con proporciones fijas. Para añadir un nuevo constituyente no listado, el usuario puede hacer click en el botón “New” (ubicado debajo de la lista de constituyentes) y crear un nuevo material. Un cuadro de diálogo aparecerá y el usuario puede definir el nuevo constituyente allí. El usuario puede también quitar cualquier constituyente al hacer click para iluminar el constituyente y luego hacer click en el botón “Remove” (ubicado debajo de la lista de constituyentes). El seleccionar o des-seleccionar los cuadros a lado de los materiales constituyentes, el usuario puede seleccionar cuales de los factores incluir en el análisis de optimización.


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Para cambiar el rango de valores y propiedades dados para un constituyente, el usuario debe hacer click en el mismo e iluminarlo. Cuando se usa valores en rango y áreas de propiedades debajo de la lista, el usuario puede definir el rango de valores o crear un valor fijo que no cambie. En el área de rango de valores, el usuario puede seleccionar si un constituyente tendrá un monto fijo al seleccionar el cuadro ‘Fix Factor’ o especificar un rango de valores si deja dicho cuadro sin seleccionar.

Figura 13: Pantalla de Introducción de Materiales

La unidad correspondiente mostrará para el constituyente escogido, agregado y fibra que los rangos pueden ser introducidos como % de masa o % de volumen. Los constituyentes de aditivos pueden ser introducidos en diferentes unidades de volumen por peso unitario del cemento (ejemplo onzas por 100 libras de cemento). Materiales cementicios suplementarios pueden ser introducidos como % de reemplazo de cemento en masa. Debajo del área de rangos de valores, existe un área de propiedades donde el usuario debe identificar las propiedades del material constituyente que se está usando incluyendo tipo de material, gravedad específica y costos de material. Esto costo puede ser utilizado más adelante para la optimización de la mezcla.

5.1.2. Análisis de Mezclas de Prueba Una vez que todos los datos de materiales han sido introducidos, la pantalla de mezclas de prueba es el siguiente paso. A fin de observar las mezclas de prueba, el usuario debe hacer click en el botón ‘Create Batches’ en la parte superior de la pantalla. Antes de hacer click en este botón, el usuario debe regresar a la pantalla de introducción de materiales y revisar si es que los constituyentes deseados tienen una marca de selección en sus nombres, si no existe esta marca de selección, COMPASS no considerará este constituyente en el análisis.


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El resultado de esta etapa de análisis es una lista de mezclas de prueba tanto en formato volumétrico y gravimétrico para la evaluación y determinación de proporciones óptimas de mezclas. El número de mezclas de prueba requeridas es determinado por COMPASS con el uso de técnicas de diseño experimental y es función del número de variables de los constituyentes de las mezclas a ser optimizados. Los materiales constituyentes definidos como factores fijos no afectan al número de mezclas de prueba. Esto puede verse en la figura 14.

Figura 14: Ventana de Análisis de Mezclas de Prueba

5.2 Optimización de Mezclas (Mixture Optimization) En la etapa de optimización de mezclas, el usuario selecciona el criterio de diseño para optimización, introduce los resultados de las mezclas, especifica las funciones deseables para cada criterio y realiza el análisis de optimización.

5.2.1. Criterio de diseño de Mezclas Se requiere establecer el criterio de diseño de mezclas de interés para el análisis de optimización. Este criterio se selecciona en base a las recomendaciones de Mix Expert o es introducido directamente por el usuario en base a las restricciones especificadas por el cliente.


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En la pantalla de introducción de datos de Criterios de Diseño de Mezclas, el usuario puede definir cuáles de los criterios son importantes, como ser costo, retracción, resistencia, etc. Estos criterios se muestran en la parte superior de la pantalla. Con el fin de seleccionar el criterio para el análisis, el usuario debe seleccionar el cuadro a lado del criterio. Si hay algún criterio que no esté listado y el usuario desea aplicarlo, el mismo puede ser creado utilizando el botón “New” ubicado debajo de la lista. Esto abre un nuevo cuadro de diálogo y permite al usuario definir un nuevo criterio. Si hay criterios adicionales listados y que no se están aplicando, el usuario puede iluminarlos y hacer click en el botón “Remove” para eliminarlos. El usuario puede elegir también qué fuente usar, seleccionando el menú desplegable bajo la lista de criterios y escoger: Mezclado Virtual virtual batching; Ensayos de Laboratorio lab testing o ambos, éstos se explican a continuación: • Lab Testing: Seleccionando ésta como fuente, el usurario tiene que introducir los resultados

de laboratorio en la pantalla respectiva. • Virtual Batching: Los modelos por defecto en COMPASS se usan para predecir los resultados

de las mezclas. Esta opción está disponible sólo para resistencia, costo, retracción y revenimiento. Criterios personalizados deben ser determinados a través de ensayos de laboratorio.

• Lab Testing and Virtual Batching: Esta opción solo está disponible para el criterio de Resistencia. Con ella el usuario puede seleccionar cualquiera de de las mezclas de prueba identificadas en el análisis e introducir los resultados de resistencias para dicha mezcla de prueba. Con esta información COMPASS calibra los modelos de resistencia para predecir los resultados de resistencia para las otras mezclas de prueba. Se recomienda usar las dos primeras opciones para el análisis preliminar.

Algunos criterios de diseño de mezclas tienen datos específicos que deben ser definidos por el usuario. Por ejemplo, para resistencia, el usuario necesita definir el tipo de resistencia (compresión, flexión o tracción) y la edad en días.

5.2.2. Resultados de las Mezclas Luego de definir el criterio de diseño de mezclas, el usuario selecciona la pantalla de datos de mezclas para introducir los resultados. Esta pantalla de datos se usa para introducir los resultados de ensayos de laboratorio y/o mostrar resultados de mezclas virtuales. A fin de ver las mezclas, el usuario debe hacer click en el botón Run ubicado en la parte superior izquierda de la pantalla. Entonces el usuario introduce los resultados de las mezclas para el criterio que tiene ‘Lab Testing’ seleccionado como fuente en la pantalla de diseño de mezclas. COMPASS muestra los valores predichos para el criterio con la fuente: ‘Virtual Batching’ o ‘Lab Testing and Virtual Batching’. Una representación gráfica de los datos se muestra a través de la parte inferior de la pantalla para evaluar la razonabilidad de las mezclas de prueba. Con la finalidad de cambiar el gráfico a un diferente criterio, haga click en los encabezados de las columnas en la tabla superior. Esto muestra diferentes gráficos para los diferentes criterios. Si existen más mezclas creadas que pueden ser vistas en una pantalla, coloque la flecha del ratón sobre la tabla y simplemente arrastre la tabla o coloque el ratón entre la tabla y el gráfico hasta que aparezca una flecha doble. Presione y arrastre la línea abajo para mostrar más de la tabla o menos el gráfico.

5.2.3. Conveniencia “Desirability” En los datos de conveniencia desirability inputs, el usuario identifica el valor y función de conveniencia para cada criterio seleccionado para calcular una conveniencia de la mezcla. La conveniencia global para cada mezcla individual se calcula usando las funciones de conveniencia y la importancia (pesos de conveniencia) definidos para cada criterio de diseño de mezclas en la pantalla de introducción de datos de conveniencia previamente seleccionados. El usuario puede


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entonces hacer click en cada cuadro para observar gráficamente la conveniencia de cada criterio. Debajo de cada cuadro, el usuario puede asignar un valor de importancia a cada criterio del 1 al 5. El usuario puede también seleccionar cuántos puntos mostrar en el gráfico entre 3 a 10. Como la Figura 15 muestra, las funciones de conveniencia pueden ser en general de tres formas diferentes dependiendo del criterio seleccionado. • Objetivo: Una función de conveniencia de objetivo se usa para alcanzar un valor objetivo

como por ejemplo un revenimiento de 5 centímetros. • Máximo: Una función que tiene como conveniencia alcanzar un valor máximo, como por

ejemplo la máxima resistencia. • Mínimo: se usa una función de conveniencia para alcanzar un valor mínimo, como por

ejemplo el mínimo costo.

Figura 15: Funciones Típicas de Conveniencia La versión actual de COMPASS provee amplia flexibilidad al usuario para introducir prácticamente cualquier función de conveniencia. En la pantalla de introducción de conveniencia, el usuario modifica la curva de conveniencia al asignar conveniencias entre 0 a 100% para cada valor de criterio introducido. Por ejemplo, en la Figura 16, una función de conveniencia máxima se introduce para la resistencia a la compresión a los 28 días. Se seleccionan cuatro puntos para definir la función de conveniencia correspondientes a: 0, 4000, 5000 y 8000 psi. Para cada punto, se selecciona una conveniencia de 0%, 0%, 100%, y 100% respectivamente. Con estos datos, COMPASS asigna una conveniencia de 0% a cualquier mezcla que alcance una resistencia por debajo de 4000 psi y una conveniencia de 100% a cualquier mezcla que alcance una resistencia por encima de 5000 psi. COMPASS asignará una conveniencia intermedia para resistencias que estén entre 4000 y 5000 psi.


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Figura 16: Función de Conveniencia para la Resistencia

5.2.4. Análisis de Optimización de Mezclas de Hormigón Con la información de los resultados de las mezclas y la conveniencia asignada, se corre el análisis de optimización. Este análisis consiste en generar modelos de superficie de respuesta para predecir las propiedades del hormigón de interés para un extensivo conjunto de mezclas dentro del espacio experimental establecido por los límites constituyentes. El análisis de optimización incluye varias opciones para la evaluación de la mezcla óptima que incluye: Opciones para reportar las mejores 10 mezclas optimizadas en formato gravimétrico y

volumétrico, factores de materiales constituyentes y respuestas predichas. Estadísticas y gráficos de ajuste de modelos que permiten al usuario evaluar las bondades

de ajuste de los resultados optimizados. A fin de ver los resultaos, el usuario debe hacer click en el botón ‘Optimize’ Este se encuentra ubicado en la esquina superior izquierda de la pantalla de análisis (Figura 17). Desde aquí el usuario puede ver los mejores diez mezclas identificadas por COMPASS en base a las funciones de conveniencia establecidas previamente. Bajo el botón de optimización, hay una lista de 5 cuadros que se usan para ver el proceso de optimización, como ser gravimétrico; volumétrico; factores; respuestas y ajuste del modelo. El usuario puede catalogar los valores del mayor al menor haciendo click en el encabezado de la columna y una flecha gris aparecerá. Esto realiza una reclasificación de los números en la columna seleccionada y reajusta las demás columnas.


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Figura 17: Ventana de Análisis de Optimización

La Figura 18 muestra la pantalla de análisis de ajuste del modelo. En esta pantalla, para cada criterio, COMPASS compara los valores actuales determinados a través de ensayos de laboratorio (o mezclas virtuales) con aquellos predichos por los modelos de respuesta de superficie desarrollados por COMPASS. Cada criterio puede ser evaluado seleccionando en el menú desplegable de Criterios en la parte superior. El modelo de mínimos cuadrados y desviación estándar se presentan junto con una comparación gráfica y tabular de los valores medidos versus predichos. La línea roja en el gráfico de comparación representa la línea media entre los valores de medición y predicción.


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Figura 18: Pantalla de Análisis de Ajuste de Modelo

REFERENCIAS 1. Kosmatka, S., Kerkhoff, B. and Panarese, W. C. Design and Control of Concrete Mixtures:

Engineering Bulletin 001. Portland Cement Association. 14th Edition. Skokie, IL. 2002. 2. ACI. Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass

Concrete, ACI 211.1-91 (Reapproved 1997), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 1991.

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