Ensayo Informe.docx

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL ENSAYO DE MATERIALES I INFORME DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

MILEN CERÓN ARCOS ANDRÉS SÁNCHEZ ENRÍQUEZ INFORME NO. 01

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DATOS DE LA PRÁCTICA Compresión en mampuestos Práctica No. 01 DATOS DEL ALUMNO Milen Cerón Arcos Andrés Sánchez Enríquez Semestre: Tercero

Paralelo: Primero

Grupo No. 10 DATOS DE CALENDARIO Fecha de Realización: 27/09/2018 Fecha de Entrega: 04/10/2018 DATOS DE CURSO Día y Hora de Práctica: Jueves, 08h00 Periodo Semestral Actual: 2018 – 2019

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1.- INTRODUCCIÓN La mampostería estuvo presente desde el inicio de la humanidad, ya que se buscó dar solución a los problemas de vivienda y se comienza a desarrollar probablemente con la utilización del mortero de barro, el cual permitió no solo apilar, sino acomodar o asentar con mayor facilidad las piedras que se utilizaban como unidades. De allí, se pueden definir a los mampuestos como aquellos elementos materiales utilizados en la fabricación de paredes y que generalmente su estructuración se va realizando mediante un trabajo manual, aunque algunos mampuestos también se utilizan para la construcción de losas y muros estructurales, como alivianamientos y en casos estudiados. Son elaborados con distintos materiales como pómez, arcilla cocida, piedra y mortero; y su fabricación puede ser artesanal, semi-industrial o industrial. Según (Mamlouk & Zaniewski, 2009): “Los elementos de mampostería pueden clasificarse como elementos de mampostería de hormigón, ladrillos de arcilla, ladrillos de construcción, ladrillos de vidrio, piedra”. Los elementos de mampostería de hormigón pueden ser sólidos o huecos, pero los ladrillos de arcilla, de construcción, de vidrio y la piedra son normalmente sólidos. La única excepción son los ladrillos estructurales, que son elementos huecos de mayor tamaño que los ladrillos de arcilla convencionales y se utilizan para mampostería ligera, como muros de partición y paneles. En el presente texto se tratarán dos clases de mampuestos: ladrillos de arcilla cocida y bloques de hormigón. Los elementos de hormigón sólido se denominan ladrillos de hormigón, mientras que los elementos huecos se conocen como bloques de hormigón. Los elementos de mampostería de hormigón se fabrican utilizando una mezcla relativamente seca de hormigón, compuesta por cemento portland, áridos, agua y aditivos. Los elementos se moldean bajo presión y luego se curan, empleando normalmente un método de curado a baja presión. Después de la fabricación, los elementos se almacenan bajo condiciones contraladas de modo que el hormigón continúe su proceso de curado. Por otro lado, los ladrillos de arcilla son bloques rectangulares de pequeño tamaño fabricados con arcilla cocida. Las arcillas utilizadas para la fabricación de ladrillo varían ampliamente en cuanto a su composición, ya que la arcilla utilizada varía del yacimiento y del lugar en el que se extrajo o se formó naturalmente. Las arcillas están compuestas principalmente por silicio, alúmina, cal, hierro, manganeso, azufre y fosfatos en diferentes proporciones. El ladrillo se fabrica moliendo o triturando la arcilla y mezclándola con agua, para dotarla de una consistencia plástica. Esa arcilla plástica se moldea, se textura y se seca, y finalmente se cuece, para pasar a almacenar los ladrillos ya fabricados.

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El esfuerzo de compresión es la resultante de las tensiones o presiones que existe dentro de un sólido deformable o medio continuo, caracterizada porque tiende a una reducción de volumen o un acortamiento en determinada dirección. En general, cuando se somete un material a un conjunto de fuerzas se produce una falla en el material lo que provoca ruptura, cizallamiento, hasta pulverizar el mampuesto. Para (Pytel & Singer, 2008) uno de los problemas básicos de la ingeniería civil es seleccionar el material más apropiado y dimensionarlo correctamente, de manera que permita que la estructura o máquina proyectada trabaje con la mayor eficacia. De allí viene la importancia de estudiar la resistencia de los mampuestos a esfuerzos de compresión, que se define como la carga por unidad de área. Para evaluar la resistencia de los mampuestos, se deben seguir los requerimientos de las normas NTE INEN 294, referida a ladrillos; y NTE INEN 3066, referidas a bloques de hormigón. 2.- OBJETIVOS 2.1.- OBJETIVOS GENERALES 

Conocer las propiedades básicas de materiales para mampostería mediante ensayos de compresión en muestras representativas.



Analizar varias alternativas para el mejor uso de este tipo de materiales en la construcción de obras civiles.

2.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Determinar la carga máxima admisible o de rotura para varias alternativas de materiales de mampostería.



Analizar el tipo de falla de cada material de mampostería propuesto luego de haberse sometido a compresión.



Obtener resultados generalizados y normalizados cumpliendo con la NTE INEN 294 y NTE INEN 3066.

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3.- EQUIPOS, MATERIALES Y HERRAMIENTAS Tabla 1: Equipos EQUIPO

APRECIACIÓN Y CAPACIDAD

FOTOGRAFÍA Figura 1: Máquina Universal

Máquina Universal

A ± 10 kg

(INSTRON)

C: 200 ton

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 2: Flexómetro

Flexómetro

A ± 1 mm

Fuente: Mlaquín, G. (2018) Figura 3: Balanza

Balanza

A ± 0.2 kg C: 100 kg

Fuente: Malquín, G. (2018) Fuente: Sánchez, A. (2018) Tabla 2: Materiales MATERIAL: Muestra de ladrillo jaboncillo en tabla

MEDIDA Y NORMATIVA: a = 120 mm b = 243 mm h = 74 mm

FOTOGRAFÍA: Figura 4: Muestra de ladrillo jaboncillo en tabla

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m = 3 kg NTE INEN 294

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 5: Muestra de ladrillo jaboncillo en canto a = 74 mm Muestra de ladrillo jaboncillo en canto

b = 243 mm h = 120 mm m = 3 kg NTE INEN 294 Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 6: Muestra de ladrillo mambrón en canto a = 87 mm

Muestra de ladrillo mambrón en canto

b = 284 mm h = 145 mm m = 4.8 kg NTE INEN 294 Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 7: Muestra de murete a = 180 mm b = 350 mm

Muestra de murete

h = 385 mm m = 37.4 kg CPE INEN 5-4 Fuente: Malquín, G. (2018)

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Figura 8: Muestra de cilindro de hormigón h = 300 mm Muestra de cilindro de

ϕ = 150 mm

hormigón

m = 12.8 kg NTE INEN 1573

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 9: Muestra de bloque a = 142 mm

hueco de hormigón

b = 393 mm Muestra de bloque hueco de hormigón

h = 190 mm a’ = 91 mm b’ = 98 mm m = 13 kg NTE INEN 3066 Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 10: Muestra de ladrillo de terrocemento a = 150 mm

Muestra de ladrillo de terrocemento

b = 295 mm h = 97 mm m = 4.6 kg NTE INEN 294 Fuente: Malquín, G. (2018) a = 120 mm b = 292 mm

Muestra de ladrillo

h = 100 mm

Figura 11: Muestra de

industrial alivianamiento

a’ = 86 mm

ladrillo industrial

vertical

b’ = 55 mm

alivianamiento vertical

m = 3 kg NTE INEN 294 Página 7 de 16

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 12: Muestra de a = 129 mm b = 270 mm Muestra de ladrillo

h = 88 mm

industrial alivianamiento

a’ = 49 mm

horizontal

b’ = 270 mm

ladrillo industrial alivianamiento horizontal

m = 3 kg NTE INEN 294 Fuente: Malquín, G. (2018) Fuente: Sánchez, A. (2018) 4.- PROCEDIMIENTO Tabla 3: Procedimiento 1. Recubrir, previo al ensayo, las superficies que Figura 13: Recubrimiento de los mampuestos

transmitirán los esfuerzos con mortero de arena y cemento, de una resistencia mayor que la del ladrillo, tratando de lograr superficies planas, horizontales, que distribuyan uniformemente las cargas aplicadas. 2. Medir de forma secuencial las dimensiones de cada mampuesto (a, b, h), de acuerdo con el

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 14: Toma de medidas de las dimensiones

orden y posición en la que vayan a ser ensayados. 3. Pesar cada uno de los mampuestos. 4. Colocar y alinear el mampuesto sobre la placa base de la máquina universal. El ensayo de Página 8 de 16

compresión de los ladrillos se debe efectuar en posición acostada; si embargo, para fines de análisis, se ensayará un ladrillo en dos posiciones: en tabla y en canto. 5. Una vez superada la capacidad portante del Fuente: Malquín, G. (2018)

mampuesto, registrar el valor de carga máxima, seguidamente efectuar el proceso de descarga y

Figura 15: Pesado de los

observar la forma de falla que presentó el

mampuestos

mampuesto. Retirar la muestra colapsada colocándola en los desechos. 6. Repetir los procedimientos anteriores para cada uno de los mampuestos indicados. 7. Para el caso de compresión en ladrillos alivianados y bloques alivianados se debe tener

Fuente: Malquín, G. (2018) Figura 16: Colocación y prueba de los mampuestos en la máquina universal

en cuenta los vacíos que presentan este tipo de mampuestos ya que es un factor importante para la determinación del área neta de éste. 8. Para el caso del murete se lo ensayará en sentido vertical, igualmente se obtendrá su carga máxima portante y posteriormente se registrará la forma de fallo con la que colapsó.

Fuente: Malquín, G. (2018) Fuente: Sánchez, A. (2018)

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5.- DATOS TABULADOS Tabla 4: Mampuestos macizos No

1

2

3 4 5

Tipo de mampuesto Ladrillo jaboncillo en tabla Ladrillo jaboncillo en canto Ladrillo mambrón en canto Murete

Dimensiones Masa Volumen a b h φ m V (cm3) (mm) (mm) (mm) (mm) (kg)

Carga

Área

Esfuerzo Densidad

P (kg)

P (N)

A (mm2)

Forma Costo ($) σ (MPa) γ (g/cm3) de falla

120

243

74

3

2157.84

20143.49

201434.9

29160

6.91

1.39

Vertical

0.20

74

243

120

3

2157.84

4864.60

48646

17982

2.71

1.39

Vertical

0.20

87

284

145

4,8

3582.66

11849.50

118495

24708

4.80

1.34

Vertical

0.25

180

350

385

37.40

24255

17661.90

176619

63000

2.80

1.54

1.70

12.80

5301.44

56736.73

567367.3

17671.46

32.11

2.41

Vertical Cono de arena

Esfuerzo Esfuerzo Densidad Forma bruto neto bruta de falla

Costo ($)

Cilindro de hormigón

300

150

2.50

Fuente: Sánchez, A. (2018) Tabla 5: Mampuestos Alivianados Dimensiones No

6 7 8

9

Tipo de mampuesto Bloque hueco de hormigón Ladrillo de terrocemento Ladrillo industrial aliv. vertical Ladrillo industrial aliv. horizontal

Masa Volumen

a b h (mm) (mm) (mm)

Carga

Área bruta

Área neta

m (kg)

Vb (cm3)

P (kg)

P (N)

Ab (mm2)

An (mm2)

σb (MPa)

σn (MPa)

γb (g/cm3)

58720.90

55806

29052

1.05

2.02

1.23

45°

0.30

142

393

190

13

10603.14

5872.09

150

295

97

4.60

4292.25

10876.45 108764.50 44250 33166.46

2.46

3.28

1.07

Vertical

0.40

120

292

100

3

3504

43902.50

129

270

88

3

3065.04

439025

35040

16120

12.53

27.23

0.86

Vertical

0.50

21780.05 217800.50 34830

8370

6.25

26.02

0.98

Vertical

0.45

Fuente: Sánchez, A. (2018) Tabla 6: Alivianamientos Dimensiones del alivianamiento No

Tipo de mampuesto

6

Bloque hueco de hormigón

7

Ladrillo de terrocemento

8

Ladrillo industrial aliv. vertical

86

55

4

9

Ladrillo industrial aliv. horizontal

49

270

2

a (mm)

b (mm)

91

98

φ (mm)

# 3

84

2

Fuente: Sánchez, A. (2018)

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6.- DIAGRAMAS

Fuente: Cerón M. (2018) Unidades: Milímetros

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7.- CÁLCULOS REPRESENTATIVOS Tabla 7: Cálculos Representativos (bloque hueco de hormigón) VOLUMEN

ÁREA BRUTA

𝑉𝑏 = 𝑎 × 𝑏 × ℎ

𝐴𝑏 = 𝑎 × 𝑏

𝑉𝑏 = 14.2 𝑐𝑚 × 39.3 𝑐𝑚 × 19.0 𝑐𝑚

𝐴𝑏 = 142 𝑚𝑚 × 393 𝑚𝑚

𝑉𝑏 = 10603.14 𝑐𝑚3

𝐴𝑏 = 55806 𝑚𝑚2

Dónde:

Dónde:

𝑎 → 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 (𝑐𝑚)

𝑎 → 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 (𝑚𝑚)

𝑏 → 𝐵𝑎𝑠𝑒 (𝑐𝑚)

𝑏 → 𝐵𝑎𝑠𝑒 (𝑚𝑚)

ℎ → 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝑐𝑚)

𝐴𝑏 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 (𝑚𝑚2 )

𝑉𝑏 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 (𝑐𝑚3 )

ÁREA ALIVIANAMIENTO

ÁREA NETA

𝐴𝑎 = (𝑎 × 𝑏) × #

𝐴𝑛 = 𝐴𝑏 − 𝐴𝑎

𝐴𝑎 = (91 𝑚𝑚 × 98 𝑚𝑚) × 3

𝐴𝑛 = 55806 𝑚𝑚2 − 26754 𝑚𝑚2

𝐴𝑎 = 26754 𝑚𝑚2

𝐴𝑛 = 29052 𝑚𝑚2

Dónde:

Dónde:

𝑎 → 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 (𝑚𝑚)

𝐴𝑏 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 (𝑚𝑚2 )

𝑏 → 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 (𝑚𝑚)

𝐴𝑎 → Á𝑟𝑒𝑎 (𝑚𝑚2 )

# → 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑒𝑐𝑜𝑠

𝐴𝑛 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑎 (𝑚𝑚2 )

𝐴𝑎 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑎𝑙𝑖𝑣𝑖𝑎𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑚𝑚2 ) ESFUERZO BRUTO

ESFUERZO NETO

𝑃 𝐴𝑏 58720.90 𝑁 𝜎𝑏 = 55806 𝑚𝑚2

𝑃 𝐴𝑛 58720.90 𝑁 𝜎𝑛 = 29052 𝑚𝑚2

𝜎𝑏 = 1.05 𝑀𝑃𝑎

𝜎𝑛 = 2.02 𝑀𝑃𝑎

𝜎𝑏 =

𝜎𝑛 =

Dónde:

Dónde:

𝑃 → 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑁)

𝑃 → 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑁)

𝐴𝑏 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 (𝑚𝑚2 )

𝐴𝑛 → Á𝑟𝑒𝑎 𝑛𝑒𝑡𝑎 (𝑚𝑚2 )

𝜎𝑏 → 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 (𝑀𝑃𝑎)

𝜎𝑛 → 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑒𝑡𝑜 (𝑀𝑃𝑎) Página 12 de 16

DENSIDAD BRUTA 𝑚 𝑉𝑏 13000 𝑔 𝛾𝑏 = 10603.14 𝑐𝑚3 𝑔 𝛾𝑏 = 1.23 ⁄ 𝑐𝑚3 𝛾𝑏 =

Dónde: 𝑚 → 𝑀𝑎𝑠𝑎 (𝑔) 𝑉𝑏 → 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑜 ( 𝑐𝑚3 ) 𝑔 𝛾𝑏 → 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑏𝑟𝑢𝑡𝑎 ( ⁄ 𝑐𝑚3 ) Fuente: Cerón, A. (2018)

8.- CONCLUSIONES 

De la práctica realizada se pudo observar que el mampuesto alivianado más resistente es el ladrillo industrial vertical, soportando una carga máxima de 43902.50 kg y el menos resistente es el bloque hueco de hormigón soportando una carga de 5872.09 kg, esto se debe a la diferente composición y fabricación que tiene cada uno de ellos.



Las fallas que presentaron los diferentes tipos de mampuestos a la compresión fueron de forma vertical en su mayoría, excepto el murete que debido al asentamiento que existe entre el ladrillo y el mortero hace que su falla sea mas irregular que los demás mampuestos.



Se pudo determinar que el ladrillo jaboncillo soporta una carga máxima de 20143.49 kg cuando se lo coloca en tabla, mientras que, al ensayarlo en canto soporta una carga de 4864.60 kg, esto se debe porque al colocarlo en tabla la carga aplicada es distribuida en una mayor área.



Al ensayar los mampuestos siguiendo el procedimiento que establece las normas INEN para cada uno de ellos se logró obtener los resultados requeridos en forma precisa y entendible.



Se visualizó que el cilindro de hormigón soportó una carga máxima de 56736 kg, mayor que todos los mampuestos macizos ensayados, debido a que esta elaborado netamente de hormigón.

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9.- RECOMENDACIONES 

Colocar de manera correcta los diferentes mampuestos en la maquina universal para obtener datos de mayor precisión y evitar posibles errores.



Verificar que los mampuestos estén en condiciones óptimas antes de realizar el ensayo, es decir que no presenten fisuras y ninguna clase de desperfecto.

10.- ANEXOS Fabricación de ladrillos industriales El ladrillo producido industrialmente se caracteriza por su uniformidad y resistencia. Para la fabricación de ladrillo industrial se deben seguir seis etapas distintas. Primeramente, se transforma la materia prima (la arcilla), en una materia sumamente plástica. Esto se logra a través del pasaje por varias máquinas intercomunicadas por cintas transportadoras que mezclan, muelen, trituran, amasan y agregan la humedad necesaria, luego viene la etapa de producción que comprende la fabricación del producto por extrusión o prensado. La extrusora, que es la última máquina en el proceso de fabricación, hace fluir la pasta plástica a través de un molde ubicado en la salida de la máquina, esto le da forma al modelo de ladrillo elegido. La tercera etapa es el secado, actualmente el secado se hace en forma artificial. Los secaderos pueden ser de cámaras independientes o túneles, este procedimiento se efectúa con aire caliente, producto de la recuperación del enfriamiento del material cocido. Esta es la fase en que el material se estabiliza adoptando definitivamente la forma, medidas y resistencia necesarias para su posterior cocción. Esta etapa consiste en la transformación del material seco en uno totalmente estable a través de diversas modificaciones físicas y químicas que sufren los componentes minerales por efecto de la temperatura. Los ladrillos son cocidos en el interior de un horno “túnel” que funcionan con aceite, gas, polvo de carbón, etc. Está constituido por una galería, y que no permite escapar el calor. A la salida del horno se descarga el vagón con máquinas que trasladan el material para su embalaje y expedición. Una vez descargados y formados en paquetes se los envuelve con folios termocontraíbles para su última etapa que es la expedición. (Amado, Villafrades, & Tuta, 2011)

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Ladrillo ecológico como material sostenible de construcción Cada vez son más las iniciativas ecológicas que intentan reinventar o reemplazar los ladrillos tradicionales utilizando materiales sostenibles, uno de ellos es la utilización de las cáscaras y cenizas de arroz, mezclados con suelo y cemento con esto se espera generar un avance en el área de la bioconstrucción y además la fabricación de un material que genere un impacto socioeconómico.(Paredes, Katherine, Lalama, & José, 2018) Las ventajas que brinda ese mampuesto ecológico son: 

Permite reducir la cantidad de cemento en la fabricación del mampuesto ecológico debido a sus propiedades puzolánicas ya que contiene gran cantidad de sílice (SiO2), actuando como el clinker en el cemento.



Menor contaminación al medio ambiente durante su proceso de fabricación debido a que no requiere de cocción para su elaboración.



La cáscara de arroz proporciona una mejora en las características estructurales del mampuesto; mientras que la ceniza en las características mecánicas del suelo, aumentando su resistencia.



El tamaño de la partícula de la ceniza es tan pequeño que permite llenar los espacios vacíos entre las partículas del cemento proporcionando una mayor resistencia a la mezcla.



El uso de los residuos del cultivo de arroz como componentes esenciales para la elaboración del mampuesto garantiza la sostenibilidad del material, fomenta el reciclaje de desechos orgánicos y promueve nuevas técnicas constructivas.



Los componentes ecológicos del mampuesto son de fácil obtención, por lo cual el costo del material es considerablemente bajo.

11.- BIBLIOGRAFÍA Amado, J. D. S., Villafrades, P. Y. M., & Tuta, E. M. C. (2011). CARACTERIZACIÓN DE ARCILLAS Y PREPARACIÓN DE PASTAS CERÁMICAS PARA LA FABRICACIÓN DE TEJAS Y LADRILLOS EN LA REGIÓN DE BARICHARA, SANTANDER. DYNA, 78(167), 50-58.

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Mamlouk, M., & Zaniewski, J. (2009). Materiales para ingeniería civil (2.a ed.). Madrid: Pearson Educación S.A. Paredes, C., Katherine, A., Lalama, M., & José, M. (2018). Diseño y fabricación de un ladrillo ecológico como material sostenible de construcción y comparación de sus propiedades mecánicas con un ladrillo tradicional. Recuperado de http://repositorio.puce.edu.ec:80/xmlui/handle/22000/14548 Pytel, A., & Singer, F. (2008). Resistencia de materiales (4.a ed.). Ciudad de México: Alfaomega Grupo Editor S.A.

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