Mamposteria .docx

INSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC DIS. ESTRUCTURAS MAMPOSTERIA GRUPO:

“NB”

Investigación:

Tipos de piedras artificiales y naturales para mampostería Profesor:

Ing. Antonio Baeza Castillo Alumno:

▪ Hernández Javier Sergio

Fecha de entrega 1

01/03/2019

Índice Introducción

3

Piedras naturales

4

Mampostería de piedras naturales

4

Piedras artificiales

11

Mampostería de piedras naturales

12

Relación esfuerzo-deformación

18

Conclusión

20

Bibliografía

21

2

Introducción Se entiende por mampostería el material de construcción que resulta de la combinación de piedras o piezas naturales o artificiales con un mortero que las une para formar un conjunto monolítico. La mampostería tiene considerable resistencia a la compresión pero es débil en tensión, lo mismo que el concreto simple. Como éste, se presta a la construcción de estructuras en las que las acciones no producen tensiones importantes. Las propiedades mecánicas de la mampostería son más variables y difíciles de predecir esto debido al poco control que se tiene sobre las propiedades de los materiales componentes y sobre los procedimientos de construcción empleados. Una de las dificultades del tratamiento racional de la mampostería es que ésta puede estar formada por una gran variedad de materiales de propiedades muy distintas. Sin embargo, las características básicas del comportamiento se mantienen iguales para los diferentes materiales, aunque los valores cuantitativos dependen de las propiedades de los componentes. Morteros son mezclas plásticas aglomerantes que resultan de combinar arena y agua con un material cementante que puede ser cemento, cal, yeso, o una mezcla de estos materiales. Las principales propiedades de los morteros son su compresión y tensión, adherencia con la piedra, módulo de elasticidad, trabajabilidad, rapidez de fraguado, e impermeabilidad. Otra característica importante es su retención de agua, es decir, su capacidad para evitar que la pieza absorba el agua necesaria para el fraguado del mortero. Las propiedades mecánicas de la mampostería pueden deducirse ya sea del estudio de los materiales componentes, piedra y mortero, o del ensaye directo de probetas compuestas. La primera forma es evidentemente menos precisa debido al gran número de variables que intervienen en el problema y a la dificultad de tomar en cuenta la interacción entre los dos materiales. Mucho más confiables son los resultados obtenidos del ensaye de especímenes compuestos, aunque hasta la fecha el ensaye de estos especímenes no ha sido muy usual en la práctica. 3

Piedras naturales Las unidades de piedra se utilizan sin labrar o labradas. En México suelen distinguirse los siguientes tipos de mampostería de acuerdo con la forma en que ha sido labrada la piedra: a) Mampostería de primera: La piedra se labra en paralelepípedos regulares con su cara expuesta de forma rectangular. Las unidades de piedra de este tipo reciben el nombre de sillares. b) Mampostería de segunda: La piedra se labra en paralelepípedos de forma variable siguiendo la configuración natural con que llega de la cantera. c) Mampostería de tercera: La piedra se utiliza en la forma irregular con que llega de la cantera, aunque procurando que la cara expuesta sea aproximadamente plana.

Ilustración 1 Tipos de mampostería

Las piedras utilizadas tienen propiedades muy variables, la forma de la curva cargadeformación es igualmente variable según el tipo de piedra; en general el comportamiento no es lineal.

Mampostería de piedras naturales Los resultados experimentales acerca de la resistencia en compresión de este material

son

muy

escasos.

En

pruebas

efectuadas

en

especímenes

aproximadamente cúbicos de 40 cm de lado, se han obtenido resistencias del orden de 200 kg/cm2 para la sillería y de 120 kg/cm2 para mampostería ordinaria. Se 4

observa que estos valores son muy inferiores a la resistencia de la piedra sola y mayores que la resistencia del mortero. El mecanismo de falla no está muy bien definido. La resistencia parece ser muy sensible a la calidad del mortero, al tamaño de las piedras y al espesor de las juntas. Los valores obtenidos en los cubos son representativos de la resistencia en carga axial de elementos cortos en los que no hay efectos de esbeltez. Se considera que estos últimos son despreciables si la relación altura a espesor del elemento no excede de cinco. Para que una roca natural pueda servir como piedra de mampostería debe de cumplir los requisitos que marcan las Normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería. En el apartado 8 mampostería de piedras naturales, subtema 8.2.1 Las piedras que se empleen en elementos estructurales deberán satisfacer los requisitos siguientes: 1. Su resistencia mínima a compresión en dirección normal a los planos de formación sea de 15 MPa (150 kg/cm²); 2. Su resistencia mínima a compresión en dirección paralela a los planos de formación sea de 10 MPa (100 kg/cm²); 3. La absorción máxima sea de 4 por ciento; y 4. Su resistencia al intemperismo, medida como la máxima pérdida de peso después de cinco ciclos en solución saturada de sulfato de sodio, sea de 10 por ciento. Las propiedades anteriores se determinarán de acuerdo con los procedimientos indicados en la Norma Mexicana correspondiente. Arenisca Las areniscas son unas rocas sedimentarias de tipo detrítico, de color variable, que contienen clastos de tamaño arena. Después de la lutita, las areniscas son las rocas sedimentarias más abundantes y constituyen cerca del 20 % de todas ellas. Las areniscas de buena calidad son increíblemente duraderas, tiene una excelente resistencia al fuego y, a este respecto, es superior a la mayor parte de las rocas empleadas para la edificación. Propiedades mecánicas: 5



Peso volumétrico (T/m3): 1.75 - 2.65



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 150 - 3200



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 60 - 120



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 40,000 - 200,000

Ilustración 2 Ejemplo piedra arenisca

Piedra braza La piedra braza es un material natural, de origen volcánico y que cumple con una doble función; por un lado, la piedra braza se emplea en los muros de carga, debido a que resiste muy bien el peso y tiene la capacidad de resistir la tensión y se le conoce comúnmente como piedra braza revuelta o mezclada. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 1.30 - 3.00



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 800 - 5800



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 200 - 300



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 100,000 - 300,000

Ilustración 3 Ejemplo de piedra braza

6

Piedra volcánica La piedra volcánica es un material de origen natural y que está formada por productos procedentes de actividades volcánicas durante millones de años. La piedra volcánica tiene muchas cualidades que pueden ser aprovechadas en los proyectos de construcción; una de las propiedades más notables de la piedra volcánica es su ligereza, permitiendo una manipulación y práctico transporte; es, además muy resistente y maleable. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 1.60 - 3.20



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 500 - 3000



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 39 - 47



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 100,000 - 800,000

Ilustración 4 Ejemplo de piedra volcánica

Mármol El mármol se utiliza principalmente en la construcción, decoración y escultura. A veces es translúcido, de diferentes colores, como blanco, marrón, rojo, verde, negro, gris, azul amarillo, y que puede aparecer de coloración uniforme, jaspeado (a salpicaduras), veteado (tramado de líneas) y diversas configuraciones o mezclas entre ellas, más. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 2.40 - 2.85



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 300 - 3000



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 35 - 200

7



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 500,000 - 900,000

Ilustración 5 Ejemplo de piedra mármol

Canto rodado Las piedras de canto rodado es un fragmento de roca suelto, susceptible de ser transportado por medios naturales, como las corrientes de agua, los corrimientos de tierra. Según sus propiedades, puede ser utilizado para la construcción, para hacer concreto, mampostería o para firmes de carreteras, vías férreas u otros balastos, incluso pueden ser tratados térmicamente. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 1.36 - 2.56



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 400 - 2500



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 75 - 550



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 300,000 - 600,000

Ilustración 6 Ejemplo de piedra canto rodado

Cantera La cantera tiene diversas calidades y propiedades y su uso ornamental se debe a las texturas y colores naturales que ofrece. Puede ser porosa y suave o densa y dura, esto depende de sus condiciones de formación natural. La cantera porosa es 8

un material de construcción que se labra y moldea fácilmente y también ofrece la ventaja de que es un material térmicamente aislante. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 1.75 - 2.45



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 510 - 1530



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 15 - 55



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 400,000 - 700,000

Ilustración 7 Ejemplo de piedra de cantera

Granito El granito es una roca ígnea plutónica formada por el enfriamiento lento de un magma (fundido alumínico) a grandes profundidades de la corteza terrestre. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 2.4 – 3.2



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 1500



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 140 - 350



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 350,000 - 500,000

Ilustración 8 Ejemplo de piedra granito

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Pizarras Es una roca metamórfica homogénea de grano fino formada por la compactación por metamorfismo de bajo grado de lutitas. presenta generalmente de color opaco azulado oscuro y estructurada en lajas u hojas planas por una esquistosidad bien desarrollada. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 2.3 – 2.8



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 900 - 1500



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 300 - 450



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 200,000 - 400,000

Ilustración 9 Ejemplo de piedra pizarra

Tepetate El tepetate es un material de construcción de origen natural, de textura granulosa, es ligero, poroso y de color amarillento. Es un material que no permite el paso del agua con facilidad por lo que se utiliza como aislante y en la fabricación de ladrillo y tabicón. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 1.3 – 2.0



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 550 - 700



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 500 - 650



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 400,000 - 850,000

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Ilustración 10 Ejemplo de Piedra tepetate

Tezontle El tezontle es una roca volcánica hecha a partir de piedra pómez, arena y magma, de color rojo, esponjoso y de aspecto deteriorado; en algunas ocasiones puede convertirse en una roca dura. Propiedades mecánicas: 

Peso volumétrico (T/m3): 0.6 – 1.50



Resistencia a compresión (Kg/cm2): 400 - 460



Resistencia en tensión en flexión (kg/cm2): 150 - 350



Módulo de elasticidad: (Kg/cm2): 600,000 - 800,000

Ilustración 11 Ejemplo de piedra tezontle

Piedras artificiales Existe una gran variedad de piedras artificiales que se utilizan en la construcción. Estas difieren entre sí tanto por la materia prima utilizada, como por las características geométricas de las piezas y por los procedimientos de fabricación empleados. Las materias primas más comunes son el barro, el concreto, con agregados normales o ligeros, y la arena con cal. Los procedimientos de construcción son muy

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variados: desde los artesanales, como el cocido en horno para los tabiques comunes, hasta los industrializados (vibrocompactación, para los bloques de concreto, y extrusión, para el bloque hueco de barro). La forma es prismática pero con distintas relaciones entre las dimensiones. Las piezas pueden ser macizas o con huecos verticales u horizontales. La resistencia de las piedras artificiales se determina por el ensaye de una pieza o de una mitad de ella. Por lo tanto los especímenes de ensaye son muy diferentes de manera que es difícil establecer comparaciones entre materiales distintos. Particularmente importante es la esbeltez de la pieza que influye en la restricción al desplazamiento lateral proporcionada por las cabezas de la máquina de ensaye. La forma irregular de las piezas impide muchas veces definir su resistencia real sobre el área neta del material. Esto es imposible, por ejemplo, en piedras con huecos horizontales. Por esto es usual definir la resistencia sobre el área bruta, es decir, el área dada por las dimensiones exteriores.

Mampostería de piedras artificiales Para mampostería de piedras artificiales, la resistencia en compresión del conjunto ha sido estudiada a través del ensaye de pilas formadas por varias piezas sobrepuestas hasta alcanzar una relación altura a espesor de aproximadamente cuatro. Estos ensayes, se han realizado para una gama bastante amplia de materiales usuales en el país. Del ensaye de las pilas se han podido conocer diversas características del comportamiento las cuales se describen a continuación. Interacción mortero-piedra La mampostería está compuesta por dos materiales que tienen distintas características esfuerzo-deformación y que, al ser sometidos a carga axial, sufren deformaciones verticales acompañadas por una deformación transversal. Esta debe ser igual en los dos materiales ya que la fricción y la adherencia entre ellos impiden el desplazamiento relativo en las caras de contacto. El caso más común es que el mortero sea más deformable que la pieza y por lo tanto, si los dos materiales pudiesen deformarse libremente, al ser sometidos al mismo esfuerzo vertical, sufrirían las deformaciones mostradas en la ilustración 7. Por la restricción en las caras de contacto, los dos tendrán una misma deformación 12

lateral intermedia entre las de los materiales aislados. Para adoptar el estado de deformaciones mostrado en la ilustración 7. el mortero sufrirá compresiones en ambas direcciones transversales quedando sometido a un estado de compresión triaxial. La pieza estará sometida a tensiones transversales más una compresión longitudinal. Si la pieza es más deformable que el mortero, el estado de esfuerzos de los dos materiales que intervienen.

Ilustración 12 Idealización de la interacción entre mortero y piedra

Para que una roca artificial pueda servir como piedra de mampostería debe de cumplir los requisitos que marcan las Normas técnicas complementarias para diseño y construcción de estructuras de mampostería. En el apartado 9 construcción de mampostería de piedras artificiales, subtema 9.2.1.1 Las fórmulas y procedimientos de cálculo especificados en estas Normas son aplicables en muros construidos con un mismo tipo de pieza. Si se combinan tipos de pieza, de arcilla, concreto o piedras naturales, se deberá deducir el comportamiento de los muros a partir de ensayes a escala natural. Se deberá cumplir con los siguientes requisitos: 1. Condición de las piezas. Las piezas empleadas deberán estar limpias y sin rajaduras. 2. Humedecimiento de las piezas. Todas las piezas de arcilla deberán saturarse al menos 2 h antes de su colocación. Las piezas a base de cemento deberán estar secas al colocarse. Se aceptará un rociado leve de las superficies sobre las que se colocará el mortero.

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3. Orientación de piezas huecas. Las piezas huecas se deberán colocar de modo que sus celdas y perforaciones sean ortogonales a la cara de apoyo (inciso 0). 4. Modulación de los bloques. Los bloques contarán con longitud modular de 400 mm, y altura modular de 200 mm, o mayores, en módulos de 100 mm, donde ambas dimensiones incluyen la junta de mortero.

Tabique recocido Es una pieza de barro, generalmente en forma rectangular, obtenida por moldeo, secado y cocción a altas temperaturas. El tabique rojo es ligero pero soporta la carga y presión; al aplicarse en grupo se logra la edificación de una estructura firme. El uso del tabique recocido es muy extenso en todo trabajo de albañilería: el tabique rojo se encuentra en muros, bardas y en vivienda. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 35 - 115



Coeficiente de variación: 10 - 30



Peso volumétrico (T/m3): 1.30 - 1.50

Ilustración 13 Ejemplo ladrillo recocido

Bloques de concreto (Block) Un bloque de cemento es uno de diversos productos prefabricados y comúnmente son elaborados con una o más cavidades huecas y en sus costados pueden ser lisos o con diseño. Ligero Propiedades mecánicas:

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

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 20 - 50



Coeficiente de variación: 10 - 26



Peso volumétrico (T/m3): 0.95 - 1.21

Intermedio Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 20 - 80



Coeficiente de variación: 7 - 29



Peso volumétrico (T/m2): 1.32 - 1.70

Pesado Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 70 - 145



Coeficiente de variación: 7 - 28



Peso volumétrico (T/m3): 1.79 - 2.15

Ilustración 14 Ejemplo de diferentes pesos de Block

Tabicón El tabicón es un elemento de construcción preparado a partir de concreto, usualmente se emplea para su construcción cemento Portland, elemento constitutivo que le aporta resistencia y le permite al tabicón una de sus características principales: la cohesión. Utilizado para muros de carga y como elemento estructural. Es la mejor opción para la construcción de diferentes elementos como: Construcción de viviendas, bardas, muros, bodegas. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 45 - 120



Coeficiente de variación: 11 - 35



Peso volumétrico (T/m3): 1.05 - 1.60

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Ilustración 15 Ejemplo de tabicón

Ladrillos Sílico Calcáreas Es una mezcla de cal, agregados áridos y agua. El proceso se inicia al mezclar la cal con la arena extraída de nuestra cantera principal ubicada en el cerro “Lomo de Corvina” conjuntamente con el agua en el Mezclador Principal. Esta mezcla reposa durante un período de 3 horas en los silos reactores para que la cal que es mezclada en su estado “viva”, se hidrate al contacto con el agua. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 175 - 200



Coeficiente de variación: 11 - 15



Peso volumétrico (T/m3): 1.79

Ilustración 16 Ejemplo de Ladrillos Sílico Calcáreas

Ladrillo extruído perforado (barro) Con perforaciones en el canto o en la testa, lo que reducen el volumen del material utilizado y con esto su peso. Se utilizan en tabiques que no requieran soportar mucha carga. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 150 - 430



Coeficiente de variación: 11 - 25 16



Peso volumétrico (T/m3): 1.65 - 1.96

Ilustración 17 Ejemplo de Ladrillo extruído perforado (barro)

Ladrillo perforado macizo (barro) Es un ladrillo que tiene perforaciones en la tabla de más del 10% de su superficie, en caso de ser menos se lo considera un ladrillo macizo. También se conoce como ladrillo liviano. Aumenta la resistencia del tabique al penetrar el mortero por las perforaciones. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 75 - 80



Coeficiente de variación: 13 - 18



Peso volumétrico (T/m3): 1.25 - 1.32

Ilustración 18 Ejemplo de Ladrillo perforado macizo (barro)

Concreto simple Concreto simple Es una mezcla de cemento Pórtland, agregado fino, agregado grueso y agua, el cual no contiene ningún tipo de elemento de refuerzo o posee elementos menores a los especificados para el concreto reforzado. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 210 – 250



Coeficiente de variación: 13 - 18



Peso volumétrico (T/m3): 2.0 - 2.20



Peso específico: 2200 kg/cm3 17



Fy= 2530 kg/cm2

Ilustración 19 Ejemplo de mampostería de concreto simple

Concreto reforzado Pieza de mampostería con dimensiones menores al bloque. Puede ser macizo, elemento de construcción, generalmente hecho con masa de barro cocida, que tiene forma de paralelepípedo rectangular y que permite levantar muros y otras estructuras. Propiedades mecánicas: 

Resistencia a compresión (Kg/cm2): 350 – 1150



Coeficiente de variación: 15 - 18



Peso volumétrico (T/m3): 1.3 - 2.20



Peso específico: 2400 kg/cm3



Fy= 4200 kg/cm2

Ilustración 20 Ejemplo de mampostería de concreto reforzado

Relación esfuerzo-deformación La relación esfuerzo-deformación registrada en ensayes de pilas sujetas a compresión tiene una pendiente aproximadamente constante hasta la falla; sólo 18

para piezas y morteros de muy baja resistencia la curva tiende a ser parabólica. La rigidez del conjunto es generalmente menor que la de las piezas y la del mortero considerados independientemente.

Ilustración 21 Curvas típicas de esfuerzo-deformación en mamposterías

Los módulos de elasticidad secantes dependen de la resistencia de la pieza y en menor grado de la calidad del mortero. Se han propuesto las siguientes expresiones aproximadas para el módulo de elasticidad E = 450 f*m, para piezas de barro E = 600 f*m, para piezas de concreto f*m = la resistencia de la mampostería Cuando las cargas se aplican en forma sostenida el módulo de elasticidad baja, especialmente para las piezas de concreto. Se ha propuesto que para ambos tipos de pieza se emplee la relación: E = 200 f*m f*m = la resistencia de la mampostería.

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Conclusión Como una reflexión en el estudio de los diferentes materiales que se utilizan para la construcción de mampostería podemos concluir que los valores no son tan precisos debido que al no tener una forma exacta hablando de las rocas y de que su composición no siempre es con los mismos lugares ni de la misma calidad se utilizan ciertos márgenes donde da un valor mínimo y un valor máximo. A pesar de lo anteriormente mencionado los materiales descritos son eficientes así como resistentes estructuralmente hablando debido al comportamiento de ellos con el mortero logrando una adherencia, resistencia a los desplazamientos y su comportamiento en compresión que es similar a la del concreto. Con esto podemos concluir que existen diferentes opciones de materiales para edificar una mampostería tanto natural como artificial que son capaces de soportar las cargas de diseño que sean sometidas las mampostería. Al contar con diferentes opciones si en lugar de obra no se cuenta con la existencia de un material en específico se puede utilizar otro modificando las propiedades mecánicas de otro material.

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Bibliografía http://materiales.azc.uam.mx/eam/Labsolidos/2bUnidad%207.2.pdf http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/florian_m_a/capitulo2.pdf https://es.pdfcoke.com/doc/280367780/Tipos-de-Rocas-y-Piedras-Naturales Normas Técnicas Complementarias para Mampostería https://www.cementoscibao.com/los-tipos-de-mamposteria-disponibles-en-unaconstruccion/ https://www.ecured.cu/Mamposter%C3%ADa http://www.smie.org.mx/SMIE_Articulos/cu/cu_14/te_01/ar_06.pdf

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