Albañil.docx

“UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELASQUEZ”

UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO:

TRABAJO ENCARGADO TEMA: PRISMAS DOCENTE: ESTUDIANTE: -

SUCARI CALLO ANALIA

SEMESTRE: X

SECCIÓN: “A”

JULIACA – PUNO – PERÚ

UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN……………………………………………………….3 2. OBJETIVOS…………………………………………………………………..4 3. MARCO TEÓRICO…………………………………………….……….....5 3.1 Antecedentes…………………………………………………………………… 4. MATERIALES Y/O INSTRUMENTOS PARA CALCULAR LA RESISTENCIA ALA COMPRESIÓN AXIAL Y CORTE DE ALBAÑILERÍA…………………... 5. PROCEDIMIENTO, 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACION…………. 7. BIBLIOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN

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2. OBJETIVOS Objetivo general

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Determinar cuan resistente es nuestro muro de albañilería, de acuerdo a ensayos de primas. Según la zona sísmica y la importancia de la edificación.

Objetivo especifico Determinar la resistencia a compresión (f´m) y a corte puro (v´m), respectivamente, de la albañilería, mediante este ensayo de primas para diferentes esbelteces de pilas de albañilería. Informar y dar a conocer sobre la importancia de este ensayo de primas. Analizar el rango de esbeltez de albañilería, donde se encuentra especificado por la Norma Técnica de Edificación E.070 Albañilería (SENCICO 2004). De este modo se permite que las pilas puedan ser fácilmente construidas en obra, almacenadas y transportadas hacia un laboratorio.

3. MARCO TEÓRICO 3.1 Antecedentes A nivel local los primeros ensayos realizados en el Perú fueron en la década de los 70 y los escasos resultados alcanzados hasta el año 1982, fueron utilizados para elaborar nuestra aun

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL vigente norma E-070, ININVI-82 dándose el caso particular que, normas extranjeras son difíciles de adaptarlas al entorno peruano que nos rodea debido a los materiales de elaboración y mano de obra son completamente diferentes. Hablando de entornos locales se conoce que más de un 90% de personas en Juliaca construye sus casas con unidades de albañilería de tipo artesanal cuyo tema actualmente esta en debate, llegando a la siguiente conclusión, al tener la mano de obra y materiales empleados en las construcciones de viviendas en la ciudad de Juliaca ante un evento sísmico estas terminarían por ser inhabitables. La configuración comúnmente utilizada en las viviendas de la ciudad de Juliaca amerita a que podamos indagar acerca de los ensayos de albañilería para poder estimar valores a escala reducida, Entonces primero deberemos describir lo que es una unidad de albañilería y también de las diferentes configuraciones que puede tener una estructuración de albañilería. 3.1.1

EL GROUT

El grout es un material fluido, autonivelante o eventualmente de consistencia plástica que se utiliza para rellenar completamente espacios estrechos, principalmente como relleno entre un anclaje y la perforación, y entre una placa base de una máquina o estructura y la fundación sobre la que se apoya (Fig. 1). Otras aplicaciones típicas son en estructuras de hormigón postensado, para grouting de cables tensados en sus ductos y para efectuar inyecciones de mortero. El grout es un material fluido, autonivelante o eventualmente de consistencia plástica que se utiliza para rellenar completamente espacios estrechos, principalmente como relleno entre un anclaje y la perforación, y entre una placa base de una máquina o estructura y la fundación sobre la que se apoya (Fig. 1). Otras aplicaciones típicas son en estructuras de hormigón postensado, para grouting de cables tensados en sus ductos y para efectuar inyecciones de mortero.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Al endurecer, el grout debe ser capaz de transmitir uniformemente los esfuerzos de la máquina o estructura hacia la fundación, permitiendo el óptimo funcionamiento de todo el conjunto. Una vez en servicio, el grout experimenta tensiones estáticas y dinámicas, que pueden ser uniaxiales, biaxiales o triaxiales. Se llama grouting a la operación de aplicación del grout en su sitio. Para cumplir su función el grout debe satisfacer los siguientes requerimientos: -Buena fluidez para facilitar la colocación y asegurar un llenado completo y una máxima área de contacto o superficie de apoyo. -Libre de retracciones bajo placas o en las perforaciones. -Exudación y expansión controladas, lo que asegura la adherencia y el traspaso de cargas. -Baja inclusión de aire. -Altas resistencias mecánicas. Una máquina en operación puede generar cargas de compresión, --impacto, tracción, torsión y cizalle. -Resistencia térmica. -Resistencia ante sustancias agresivas -Rápida puesta en servicio. -Facilidad de aplicación. -Rápido desarrollo de resistencias. La selección cuidadosa del grout más apropiado para cada aplicación en particular es de mucha importancia. Puesto que el costo del grouting suele ser una muy pequeña proporción del costo total de instalación de los equipos y estructuras, se justifica plenamente el uso de productos de la más alta calidad y moderna tecnología. Sistemas de relleno (grouting) bajo placas En general los grouts se emplean como productos predosificados, fabricados

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL industrialmente. Los materiales utilizados para grouts son mezclas de aglomerantes cementicios o epóxicos, agregados finos, agua, aditivos químicos y adiciones minerales. En el mercado se puede encontrar ambos tipos de grouting: los grouts cementicios, que se presentan en forma de mezcla seca a la que se le agrega el agua en obra, y los grouts epóxicos, que se presentan en tres componentes: dos líquidos y uno en polvo. a) Grout cementicios Estos materiales son de rápido endurecimiento, alta fluidez sin segregación o exudación y exentos de retracción una vez colocados en su sitio, por lo que se les utiliza en todo tipo de rellenos en general. Como todas las mezclas a base de aglomerante hidráulico, los grouts cementicios requieren conservar su humedad y una temperatura moderada del ambiente y las superficies de contacto, las que deben encontrarse limpias y húmedas para un correcto desarrollo del fraguado y las resistencias mecánicas. Para ejecutar un grouting cementicio destinado a anclaje y nivelación de maquinarias y estructuras se deben contemplar las siguientes indicaciones: Condiciones ambientales: -No se aplicará grout cementicio en presencia de lluvia o nieve. En climas fríos, o cuando la temperatura del ambiente durante la faena de grouting pueda ser inferior a 5º C, se debe considerar el uso de agua tibia (de 30 a 35°C), aplicación de calor externo, por ejemplo, con lámparas infrarrojas, aislar la estructura del frío realizando una protección posterior al grouting por lo menos durante 5 a 10 días. En tiempo caluroso se debe emplear agua fría, humedecer el hormigón 24 horas previas al grouting, colocar sombras sobre el hormigón antes, durante y después de la faena por lo menos durante 4 días. -Preparación de superficies de hormigón: Deben encontrarse sanas, limpias y libres de material suelto o deteriorado. La superficie debe hacerse rugosa mediante picado, u otro

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL medio mecánico para asegurar la adherencia. Si se requiere una mayor adherencia puede aplicarse el puente de adherencia epóxico. El hormigón debe ser pre humedecido durante las 24 horas previas al grouting, para evitar que absorba agua del grout. La superficie debe quedar saturada y superficialmente seca. Las perforaciones para alojar los pernos o barras de anclaje deben estar secas y limpias de polvo o lechada. -Preparación de superficies metálicas: Las placas y los pernos o barras de anclaje deben estar limpias de aceite, grasa, polvo, óxido y otras sustancias. Algunos diseños de placas base requieren de perforaciones para ventilación o para el vaciado del grout. El espacio mínimo entre la placa base y la fundación debe ser de 3 cm o más según el ancho de la placa. -Colocación de moldajes: Los moldajes para conformar el mortero alrededor de la placa base deben quedar perfectamente alineados, afianzados y estancos. Deben dejar un espacio de 5 a 10 cm al costado de la placa. La altura del moldaje por sobre la placa en el lado del vaciado debe ser de 3 cm o más, según el ancho de la placa. Cuando este ancho tiene más de 60 cm conviene espaciar la placa a fin de acomodar una caja o buzón de unos 15 cm de altura, que permita dar una altura de presión al grout. Debe colocarse desmoldante en los moldajes para evitar que absorban agua de la mezcla y facilitar su remoción posterior. -Mezclado: Mezclar con agua en la proporción indicada en la etiqueta del envase o en el catálogo para consistencia fluida. Si se requiere una consistencia plástica o seca, disminuir la dosis indicada. En rellenos bajo placas con espesores mayores de 10 cm, colocado en una sola capa, se debe agregar gravilla de 10 mm de tamaño máximo, en proporción de 1 parte en peso de grout cementicio por 0,5 partes de gravilla. En mayores espesores puede usarse gravilla de 20 mm en proporción 1 parte grout cementicio por 0,75 partes de gravilla. Los componentes deben mezclarse mediante revoltura mecánica. -Colocación (Fig. 2): La colocación puede efectuarse mediante carretillas, recipientes, tubos o bombeado, vaciando el grout en forma continua y rápida por un lado de la placa hasta

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL que escurra hacia el lado opuesto, asegurando el llenado completo de todos los espacios bajo las placas y un íntimo contacto con todas las superficies. El uso de vibradores o cables de acero para ayudar al vaciado y eliminar el aire atrapado debe realizarse con cuidado y siempre que esté autorizado. Si es necesario colocar el grout a través de perforaciones en la placa base, es esencial aplicar el grout continuamente desde una perforación hasta que aflore en las perforaciones adyacentes, y luego continuar desde estas últimas. El grout se debe vaciar hasta que alcance un nivel de a lo menos 6 mm sobre la superficie inferior de la placa base para asegurar un completo llenado del espacio bajo la placa. -Terminación: La terminación ideal es inmediatamente después del final del fraguado, cortando el grout expuesto fuera de la placa (hombros) en un ángulo de 45º, partiendo desde la placa hacia la fundación. -Curado: Una vez finalizada la colocación, el grout cementicio debe cubrirse con membrana de curado, polietileno o revestimientos húmedos durante un mínimo de 3 días. b) Grout epóxicos Los grouts epóxicos se presentan en tres componentes, dos líquidos y uno en polvo. Estos grouts epóxicos presentan cualidades adicionales respecto a los cementicios, ya que otorgan resistencias mecánicas mayores a muy corto plazo y una alta resistencia química. Como todas las mezclas a base de resinas epóxicas, los grouts epóxicos requieren una temperatura moderada en el ambiente y las superficies de contacto, las que deben encontrarse limpias y secas al momento de la aplicación a fin de lograr un correcto desarrollo del fraguado y las resistencias mecánicas. Para ejecutar un grouting destinado a anclaje y nivelación de maquinarias y estructuras mediante grout epóxico se deben contemplar las siguientes indicaciones: -Condiciones ambientales: No se aplicará el grouting epóxico en presencia de lluvia o nieve. En climas extremos se deben tomar las mismas precauciones que en un grout

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL cementicio, si la resina ha cristalizado debido a las bajas temperaturas, proceder a calentar los componentes por separado, agitando hasta eliminar la cristalización. -Preparación de superficies de hormigón: Deben encontrarse sanas, limpias y libres de material suelto o deteriorado, y de cualquier substancia que impida una correcta aplicación y adecuada adherencia del mortero de relleno. El hormigón debe tener su resistencia de diseño (mínimo 20 Mpa) y estar estable en sus dimensiones. La superficie debe hacerse rugosa mediante picado, u otro medio mecánico para asegurar la adherencia del grout al hormigón existente. La superficie debe quedar seca. Las perforaciones para alojar los pernos o barras de anclaje deben estar secas y limpias de polvo o lechada. -Preparación de superficies metálicas: Los elementos metálicos deben estar limpios, preferentemente arenados, y libres de aceite, grasa, polvo, óxido y otras sustancias. Algunos diseños de placas base requieren de perforaciones para ventilación o para el vaciado del grout. El espacio mínimo entre la placa base y la fundación debe ser de 2,5 cm, para anchos de placas de hasta 45 cm. Para placas con un ancho entre 45 y 90 cm el espesor mínimo debe ser de 5 cm. -Colocación de moldajes: Los moldajes para conformar el mortero alrededor de la placa base deben quedar perfectamente alineados, afianzados y estancos, a fin de evitar cualquier filtración del grout. Los moldajes deben quedar lo más cercano posible a la placa base, de modo que el grouting tenga una mínima superficie no confinada. La zona del grout que queda fuera de la placa debe tener un ancho menor que 5 cm, y dicho ancho debe ser menor que el espesor del grout. El moldaje debe quedar a lo menos 5 cm sobre el nivel inferior de la placa para facilitar la colocación. Utilizar un buzón para facilitar el vaciado y escurrimiento del grout. Los moldajes deben tratarse con desmoldante, cera, o cubiertos con polietileno para facilitar su remoción posterior.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL -Mezclado: Mezclar los componentes mediante revoltura mecánica, asegurándose de preparar la cantidad suficiente para cada aplicación. -Curado: Una vez finalizada la colocación, el grouting epóxico debe protegerse a fin de mantener una temperatura entre los 10º C y los 30º C durante un mínimo de 48 horas. 3.1.2

MORTEROS

Los morteros son mezclas plásticas obtenidas con un aglomerante, arena y agua, que sirven para unir las piedras o ladrillos que integran las obras de fábrica y para revestirlos con enlucidos o revocos. Los morteros se denominan según sea el aglomerante. Así se tienen morteros de yeso, de cal o de cemento. Los morteros bastardos son aquéllos en los que intervienen dos aglomerantes, como, por ejemplo, yeso y cal, cemento y cal, etc. La mezcla de un aglomerante y agua se denomina pasta y se dice de consistencia normal cuando la cantidad de agua de amasado es igual a los huecos del aglomerante suelto; si es menor será seca y mayor fluida, llamándose lechada cuando se amasa con mucha agua. Los morteros, como los aglomerantes, se clasifican en aéreos e hidráulicos. Características generales a) Se denomina ladrillo a aquella unidad cuya dimensión y peso permite que sea manipulada con una sola mano. Se denomina bloque a aquella unidad que por su dimensión y peso requiere de las dos manos para su manipuleo. b) Las unidades de albañilería a las que se refiere esta norma son ladrillos y bloques en cuya elaboración se utiliza arcilla, sílice-cal o concreto, como materia prima. c) Estas unidades pueden ser sólidas, huecas, alveolares o tubulares y podrán ser fabricadas de manera artesanal o industrial.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL d) Las unidades de albañilería de concreto serán utilizadas después de lograr su resistencia especificada y su estabilidad volumétrica. Para el caso de unidades curadas con agua, el plazo mínimo para ser utilizadas será de 28 días, que se comprobará de acuerdo a la NTP 399.602. El ladrillo es una pieza, en forma de prisma rectangular, El cuál sirve para la construcción de diversas edificaciones. Es Fabricado generalmente de tierra arcillosa, amasado con agua, moldeado, secado y luego cocido en alta temperatura (800 ºC a 1000 ºC). Los ladrillos se venden por millares, se almacenan en rumas no mayores de 2.00m de alto. Se denominan, ladrillos cuando puede ser manipulado y asentado con una mano, y bloques cuando por su peso y dimensiones se tiene que emplear ambas manos

Ilustración 1: Clasificación de Ladrillos Según su Masa Fuente: Rodolfo tprlconstruccion.blogspot.com

 Ladrillo macizo: aquel de masa compacta o con perforaciones en tabla de volumen inferior al 10%. También se llaman ladrillos macizos a aquellos que presentan rebajos

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL de profundidad no superior a 0,5 cm y que dejan completo por lo menos un canto y las dos testas  Ladrillo perforado: aquel que presenta perforaciones en tabla de volumen superior al 10 %, siendo la superficie de cada taladro inferior a 2,5 cm2, el espesor de los tabiquillos entre taladros no inferior a 1 cm y el de los tabiquillos exteriores no inferiores a 2 cm  Ladrillo hueco: el que tiene las perforaciones en testa o canto, paralelas a una cualquiera de las aristas soga o tizón, o el que teniendo perforaciones en tabla no cumple con los requisitos geométricos del ladrillo macizo o perforado. Los más usados son el ladrillo hueco sencillo, ladrillo hueco doble, rasilla y rasillón. Tabla 1: El número de muestras para cada ensayo Fuente: Ángel San Bartolomé

ENSAYO

CANTIDAD DE ESPECÍMENES SECUENCIA SECUENCIA B A 10 5 5 3

DIMENSIÓN Y ALABEO COMPRESIÓN, TRACCIÓN DENSIDAD, ABSORCIÓN, 5 3 SUCCIÓN EFLORESCENCIA 10 6 También se utilizan todavía en alguna ocasión el ladrillo gafas o tochana, el ladrillo de hueco en canto y el ladrillo de hueco en tabla. La Norma ITINTEC 331.019 se refiere al muestreo de las unidades. Se entiende por muestra a un grupo de ladrillos extraídos al azar del mismo lote (conjunto de ladrillos bajo Tabla 2: Unidades de albañilería usados para los ensayos Fuente: Elaboración Propia

CARACTERÍSTIC AS Tipo Dimensiones Peso

VALOR (ladrillo 1)

VALOR( ladrillo 2)

King Kong Diamante de 17 huecos 230*125*90 mm^3 3.60

King Kong CAATEC – INCERPAZ de 18 huecos 230*125*90 mm^3 3.265

condiciones similares de fabricación). Para lotes de hasta 50 millares se realiza la secuencia A de ensayos; para lotes mayores, la secuencia A para los primeros 50 millares y la B por cada grupo adicional de 100 millares, de acuerdo a la siguiente tabla:

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Para realizar los ensayos hemos usado dos tipos de unidad de albañilería: De acuerdo a la Norma ITINTEC 331.017, los ladrillos se clasifican en 5 tipos: TIPO I: Estos ladrillos tienen una resistencia y durabilidad muy baja; son aptos para ser empleados bajo condiciones de exigencias mínimas (viviendas de 1 o 2 pisos), evitando el contacto directo con la lluvia o el suelo. TIPO II: En esta categoría clasifican los ladrillos de baja resistencia y durabilidad; son aptos para usarse bajo condiciones de servicio moderadas (no deben estar en contacto directo con la lluvia, suelo o agua). TIPO III: Son ladrillos de mediana resistencia y durabilidad, aptos para emplearse en construcciones sujetas a condiciones de bajo intemperismo. TIPO IV: Estos ladrillos son de alta resistencia y durabilidad; aptos para ser utilizados bajo condiciones de servicio rigurosas. Pueden estar sujetos a condiciones de intemperismo moderado, en contacto con lluvias intensas, suelo yagua. TIPO V: Tienen una resistencia y durabilidad elevada; son aptos para emplearse en condiciones de servicio muy rigurosas, pueden estar sujetos a condiciones de intemperismo similares al TIPO IV.

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Tabla 3: Clasificación de los ladrillos según la Norma E 070 Fuente: Norma RNE E 070

3.1.3

ENSAYO PREVIOS PARA REALIZAR LOS ENSAYOS DE

PRISMAS DE ALBAÑILERIA  VARIACION DIMENSIONAL La variación dimensional es la variación que existe entre las caras opuestas del ladri3.1.llo ya sea ancho, largo y altura. Las dimensiones en términos generales son características geométricas que ningún ladrillo mantiene perfectamente. Las dimensiones de la unidad, según la Norma ITINTEC 331.017, se expresan como: largo (L) ancho (b) altura (h), en centímetros. El largo y el ancho se refieren a la superficie de asiento, y las dimensiones nominales (comerciales) usualmente incluyen 1 cm de junta. La prueba de Variación Dimensional es necesario efectuarla para determinar el espesor de las juntas de la albañilería. Debe hacerse notar que por cada incremento de 3 mm en el espesor de las juntas horizontales (adicionales al mínimo requerido de 10 mm), la resistencia a compresión de la albañilería disminuye en 15%; asimismo, disminuye la resistencia al corte.

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Ilustración 2 Determinación del largo de la Unidad Fuente: Propia

La manera como se calcula la Variación Dimensional (V, en porcentaje) según la Norma ITINTEC es: 

La dimensión de cada arista del espécimen (D = L, b, h) se toma como el promedio de

4 medidas (en mm) en la parte media de cada cara 

En seguida, porcada arista, se calcula el valor promedio (Dp) de toda la muestra; este

valor se resta de la dimensión especificada por el fabricante (De) y luego se divide entre "De": h=(h 1+h 2+h 3+h 4 ) V =100(De−Dp)/ De

h=(h 1+h 2+h 3+h 4 )

V =100(De−Dp)/ De 

Sin embargo, probabilísticamente, es mejor relacionar la variación dimensional con la

dispersión de resultados respecto al valor promedio, de la siguiente forma: δ V =100 ; Donde δ = Dp

( )

√∑

2

( Di + Dp ) Desviación Estandar N −1

 ALABEO El mayor alabeo (concavidad o convexidad) del ladrillo conduce a un mayor espesor de la

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL junta; asimismo, puede disminuir la adherencia con el mortero al formarse vacíos en las zonas más alabeadas; o incluso, puede producir fallas de tracción por flexión en la unidad. Esta prueba se realiza colocando la superficie de asiento de la unidad sobre una mesa plana, para luego introducir una cuña metálica graduada al milímetro en la zona más alabeada; también debe colocarse una regla que conecte los extremos diagonalmente opuestos de la unidad, para después introducir la cuña en el punto de mayor deflexión. El resultado promedio se expresa en milímetros.

Ilustración 3: Convexidad y Concavidad de la Unidad Fuente: Adolfo

Para realizar la prueba ha de ser necesario tener una regla metálica y una cuña graduada. El procedimiento para registrar los valores de alabeo dependerá del tipo de alabeo observado cuando al colocar en forma diagonal la regla.

Ilustración 4: Medición de la concavidad de la Muestra Fuente: Propia

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL  ABSORCIÓN Esta prueba brinda la cantidad de agua que absorbe los poros de una unidad de ladrillo. Gracias a este ensayo determinaremos que ladrillo es apto para para las construcciones, teniendo en cuenta el estado en que se encuentra, como también el clima y los efectos ambiénteles consecuentes, de modo que se pueda prevenir rajaduras o agrietamientos tanto en le mortero como en el tarrajeo de un enlucido. La densidad (D) está relacionada directamente con la resistencia a compresión, y para su evaluación se usa el principio de Arquímedes. Por otro lado, el coeficiente de saturación (CS) es una medida de la durabilidad de la unidad. La prueba para hallar D y CS permite además determinar en simultáneo el área neta (An), la succión (S) y la absorción (A, Am) de la unidad.

Ilustración 5: Extracción de la Muestra, en la prueba de Absorción Fuente: Propia

 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Los especímenes son medias unidades secas, sobre cuyas superficies de asiento se coloca una capa superior e inferior de yeso de un aproximado de 3 a 5 mm para uniformizar la unidad (si la unidad tiene mucho alabeo, deberá colocarse una capa de cemento). Luego, se aplica la carga vertical a una velocidad de desplazamiento entre los cabezales de la máquina de ensayos de 1.25 mm/min, o en todo caso, se controla la velocidad de carga de manera que

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL se llegue a la rotura en unos 3 a 5 minutos. La resistencia unitaria se expresa como el valor de la carga de rotura dividida entre el área bruta (unidades sólidas) o entre el área neta (unidades huecas). De acuerdo a la Norma ITINTEC 331.019, para clasificar a la unidad por su resistencia (f b), el resultado promedio de los ensayos menos una desviación estándar debe ser mayor al límite inferior especificado por dicha Norma. Debe hacerse notar que la resistencia a compresión (f b) expresa sólo la calidad de la unidad empleada, ensayada bajo las mismas condiciones (por ejemplo, a mayor resistencia se obtendrá una mejor durabilidad). Esto se debe a que el valor (f b) depende de la altura de la probeta (a menor altura, mayor resistencia), de la capa empleada y de la restricción al desplazamiento lateral impuesto por los cabezales de la máquina de ensayos (acción de confinamiento transversal a la carga aplicada).

Ilustración 6: Momento de ruptura de la Unidad Fuente: Propia

De hecho en cualquira de los laboratorios se hace el ensayo de prismas de albañileria de acuerdo a norma indicado en el item 5.4 de la norma e-070.

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CONSECUENCIAS POR LA MALA ELECCION DE MATERIALES Y MANO DE OBRA Es de conocimiento lo que los sismos puedes hacer con las edificaciones y peor aun cuando la eleccion de construccion son las edificaciones de albañileria estructural, cuyo antecedente principal son los sismos de chile. -Problemas en diafragmas

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-Edificios en forma de L

-Discontinuidad en altura y piso blando.

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Los cuales traen consigo los siguientes problemas que primeramente problemas en la elección de la distribución de la albañilería los cuales se pueden resumir en las siguientes imágenes:

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3.1.4

Normativa referencial

Norma nacional de Albañilería E-070 (ININVI, 1982 y SENCICO, 2004) 3.2 ¿QUÉ ES UN PRISMA? Un Prisma es un punto de vista o una perspectiva. En el campo de la geometría se entiende se llama prisma a un poliedro sólido con caras planas y base poligonal sin curvas.

3.2.1

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN PRISMA

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Los prismas están compuestos por cinco elementos: Bases: todos tienen dos bases, siendo estas iguales y paralelas. Caras laterales: Son los paralelogramos comprendidos entre las dos bases. Altura: Es la distancia que se encuentra entre las dos bases. Vértices: Son los puntos o esquinas de intersección donde se encuentran las caras. Aristas: Son los lados de cada cara o los segmentos de las caras que se intercepta. 3.2.2

EN CUANTO A LAS MUESTRAS

Las pilas de albañilería son prismas compuestos por dos o más unidades de albañilería (ladrillos) enteras, asentadas una sobre otra mediante mortero. La altura de los prismas no debe ser excesiva, a fin de facilitar su construcción, almacenaje y transporte desde la obra hacia el laboratorio. Estas pilas, a la edad de 28 días, son ensayadas a compresión axial y los resultados se utilizan para diseñar estructuralmente los muros de los edificios y para controlar la calidad de la albañilería en la construcción. Básicamente se hace una representación a escala de un murete, parapeto, albañilería confinada, albañilería armada, etc. en el que se intenta en lo posible replicar la condición real de lo que se pretende construir. En cuanto a las dimensiones de la muestra se cuenta con un tamaño mínimo que facilite el manipuleo de las mismas hacia los laboratorios donde se harán las pruebas de ensayo debidamente normadas, además de que estas deben de ser la cantidad mínima normada. Por lo menos deben de presentarse en hiladas de 3 en cuanto a prismas de carga diagonal con una distancia de 0.6m. de largo cumpliendo la esbeltez normada, en cuanto a los morteros y grouts dependerán de la representación que queramos hacer.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Los prismas de albañilería (pilas y muretes) son pequeños especímenes cuyos ensayos de compresión axial y diagonal, permiten determinar la resistencia a compresión (f´m) y a corte puro (v´m), respectivamente, de la albañilería. Además, si se instrumentase adecuadamente a estas probetas, podrá obtenerse el módulo de elasticidad (Em) del ensayo de las pilas y el módulo de corte (Gm) del ensayo de los muretes.

Sin embargo, la resistencia característica a compresión axial de las pilas (ƒ’m) depende de la esbeltez, que es la relación que existe entre la altura y el espesor del prisma (figura 1.1). La norma anterior de albañilería E.070 (ININVI 1982) y la actual Norma Técnica de Edificación E.070 Albañilería (SENCICO 2004), establecen un valor nominal de esbeltez igual a 5. Además, establecen coeficientes de corrección para esbelteces menores que cinco. Estos coeficientes son los mismos en ambas normas y se aplican multiplicando a la resistencia a compresión axial obtenida del ensayo, para de este modo estimar la resistencia que se obtendría con la esbeltez nominal. Las pilas de albañilería son prismas compuestos por dos o más unidades de albañilería (ladrillos) enteras, asentadas una sobre otra mediante mortero. La altura de los prismas no debe ser excesiva, a fin de facilitar su construcción, almacenaje y transporte desde la obra hacia el laboratorio. Estas pilas, a la edad de 28 días, son ensayadas a compresión axial y los

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL resultados se utilizan para diseñar estructuralmente los muros de los edificios y para controlar la calidad de la albañilería en la construcción. Sin embargo, la resistencia característica a compresión axial de las pilas (ƒ’m) depende de la esbeltez, que es la relación que existe entre la altura y el espesor del prisma (figura 1.1). La norma anterior de albañilería E.070 (ININVI 1982) y la actual Norma Técnica de Edificación E.070 Albañilería (SENCICO 2004), establecen un valor nominal de esbeltez igual a 5. Además, establecen coeficientes de corrección para esbelteces menores que cinco. Estos coeficientes son los mismos en ambas normas y se aplican multiplicando a la resistencia a compresión axial obtenida del ensayo, para de este modo estimar la resistencia que se obtendría con la esbeltez nominal. En cuanto a los grouts, refrenados y morteros deben de simularse en el espécimen:  El refrenado. Es solamente la capa que hará que el espécimen se salve de tener vacíos de carga que conduzcan a una falla prematura, estas se pueden presentar como discontinuidades en la unidad de albañilería, de esta manera podemos aplicar la fuerza al espécimen de manera óptima. El refrenado no es más que una capa, llamada comúnmente en la zona, como “diablo” que resulta de la mezcla de yeso, agregado, cemento y agua, debido a su secado rápido.  El Grout. Es una Mezcla de consistencia fluida, empleada para ingresar el concreto en lugares de espacio reducido  El mortero

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Es una mezcla de agregado, agua y cemento que sirve de unión entre unidades de albañilería comúnmente llamado “junta” 3.2.3

DE LO QUEREMOS IDEALIZAR EN LOS ESPECÍMENES

 COMPRESION DIAGONAL DEL PRISMA. Volvemos a indicar que una de las fallas más frecuentes en cuanto a la albañilería es la no colaboración en cuanto a desplazamiento horizontal y vertical, tornando a la configuración en la figura de abajo como falla ante una solicitación sísmica, la albañilería se comporta como un puntal que rigidiza al marco a porticado, resultando en una falla por confinamiento.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL La resistencia a compresión axial de cada pila (fm), se obtiene dividiendo la carga de rotura entre el área bruta de la unidad de albañilería(hueca o sólida), mientras que la resistencia a corte puro de un murete (vm) se determina dividiendo la carga diagonal de rotura entre el área bruta de la diagonal cargada (“D t” en la Fig.5.2), que es lo mismo que dividir la carga diagonal proyectada en la dirección de las hiladas entre el área bruta de la hilada (“Lt”) en muretes cuadrados. 3.2.4

HISTORIA DE LA NORMA

NORMA de ALBAÑILERIA E-070 (1982) Aprobado por R.M. del 29 de enero de 1982, reemplaza en todas sus partes al Capítulo 3 “Construcciones de Albañilería” de las Normas de Diseño Sismo - Resistente del Reglamento Nacional de Construcciones (1977). Esta norma ha tenido una larga vigencia, hasta la promulgación de la actual (2006). En cuanto al diseño estructural, se mantiene el método por esfuerzos admisibles, y se le otorgó a la presencia de cal en el mortero un “premio” consistente en un aumento de los esfuerzos admisibles respecto a morteros sin cal. Esto se refleja en el diseño por flexión de muros no portantes en un factor de 1.33, en el diseño de tracción por flexión y en el diseño por corte en muros portantes. Se establecen requisitos más precisos respecto a la unidad de albañilería, el mortero, el mortero fluido (para albañilería armada) y la mano de obra. En cuanto a la construcción de albañilería confinada hay recomendaciones sobre el espesor de las juntas (10 mm mínimo), el tratamiento de unidades previo al asentado (ladrillos de arcilla: inmersión en agua antes del asentado), que no se asiente más de 1.20m de altura en una jornada, etc. Para el diseño sísmico se mantenía la misma fuerza cortante basal “H” de la norma 1977. Con la modificación de la Norma Sísmica en 1997 y en el 2003, la fuerza cortante basal se denomina ahora V y los valores de los factores se modificaron.

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Para un edificio común de 3 o 4 pisos, ubicado en la zona de mayor sismicidad, sobre buen suelo, los factores son; Z=0.4, U=1, S=1, C=2.5, R=6, con lo cual la fuerza V (común) = 0.4x2.5/6 P = 0.167 P. En un edificio público, U=1.3, y V (público) =0.217 P. Si además está sobre suelo malo, S=1.4, y V = 0.233P y 0.303P, respectivamente. La Norma Sísmica del 2003 indica que en las edificaciones de albañilería se debe usar R=6 si se mantiene el diseño por esfuerzos admisibles, mientras que R=3 para diseños a la rotura. Como se puede ver, las fuerzas sísmicas de diseño han ido aumentando de valor conforme los sismos permiten conocer los defectos en construcciones que se dañan y el avance tecnológico permite realizar ensayos y conocer el comportamiento estructural.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL NORMA de ALBAÑILERIA E-070 (2006) Aprobado por D. S. N° 011 - 2006 VIVIENDA del 5 de mayo del 2006, el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE) reemplaza en todas sus partes al Reglamento Nacional de Construcciones RNC de 1970 y complementos. El RNE contiene 66 Normas Técnicas, entre Habilitaciones Urbanas, Arquitectura, Estructuras, Instalaciones Sanitarias, Instalaciones Eléctricas, y otras. Entre estas nuevas normas se halla la nueva E.070 Albañilería, producto de más de 5 años de reuniones del Comité especializado, formado por SENCICO con representantes de universidades, colegios profesionales, fabricantes, constructores, etc. La nueva Norma E.070 Albañilería (2006) contiene 10 capítulos. Respecto a la norma anterior de 1982 hay modificaciones en los materiales, procedimientos de construcción, estructuración, análisis y diseño estructural, e introduce el efecto de interacción tabique pórtico. El resto de este documento se refiere básicamente a lo indicado en esta norma vigente, y en mejoras que se le pueden añadir para una futura versión. Hasta 1977 se podría decir que la albañilería ha sido empírica y por tanto ha carecido de ingeniería. La construcción de edificaciones con muros portantes excesivamente gruesos, el uso de muros delgados para la dirección no portante, la falta de conceptos claros sobre el comportamiento estructural, la ausencia de armadura, y la utilización de configuraciones incorrectas han llevado a edificaciones inseguras que en algunos casos han producido desastres estructurales. Esto implica que las edificaciones de albañilería no reforzada, con poca densidad de muros, que han tenido un comportamiento sísmico sumamente frágil, no se contemplan en esta Norma. El sistema de construcción de edificios más popular en las zonas urbanas del Perú es la albañilería confinada. En otros se usa la albañilería armada. En estos sistemas, los muros son estructurales, es decir deben ser capaces de resistir cargas verticales de gravedad y

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL horizontales de sismo. Para ello, los muros deben estar conformados por materiales de calidad reconocida, y deben ser levantados siguiendo un procedimiento de construcción adecuado y ser debidamente reforzados. Es por ello que la Norma hace especial énfasis en estos aspectos. Los sistemas de albañilería no convencionales (fuera de esta Norma), deberán ser aprobados por el Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento luego de ser evaluados por SENCICO. En resumen, la albañilería es muy frágil en tracción. Por tanto, para su uso en edificaciones debe ser convenientemente construida y reforzada. 3.2.5

ALBAÑILERIA O MANPOSTERIA. -

Material estructural compuesto por unidades pegadas. El pegamento se llama mortero (cemento, arena, cal). En el caso del adobe el mortero suele ser de barro. Otra nueva es la “albañilería de juntas secas”. Por tanto, la albañilería: •Es un material heterogéneo y anisotrópico. •Tiene buena resistencia a la compresión (por la unidad). •Tiene poca resistencia a la tracción (por la adhesión entre unidades).  ADOBE Bloque macizo de tierra sin cocer, puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad frente a agentes externos (paja, guano, ichu, asfalto).  LADRILLO . Unidad de albañilería que se maneja con una sola mano. Materia prima: Arcilla, Concreto de cemento Pórtland, Sílice cal. Se forma mediante moldeo compactado o por extrusión. En

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL forma artesanal es quemado en hornos a leña o carbón. En forma industrial es quemado con temperatura controlada en hornos tipo túnel.  BLOQUE Unidad de albañilería que se maneja con las dos manos (al ser más grande y pesado que el ladrillo). Contiene alvéolos para asirlos; además allí se coloca la armadura y concreto líquido, llamado grout (concreto con o sin agregado grueso, de consistencia fluida).  CONFINAMIENTO Conjunto de elementos de concreto armado, horizontales y verticales, cuya función es la de proveer ductilidad a un muro portante.  MORTERO Material empleado para adherir horizontal y verticalmente a las unidades de albañilería.  TABIQUE Muro no portante de carga vertical, utilizado para subdividir ambientes o como cierre perimetral TIPOS DE ALBAÑILERÍA REFORZADA:  ALBAÑILERIA CONFINADA . La armadura es colocada en elementos de concreto armado, verticales y horizontales, que enmarcan el muro de albañilería. El sobrecimiento (sin armar) se acepta como confinamiento horizontal.

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL  ALBAÑILERIA ARMADA . La armadura es colocada difundida vertical y horizontalmente, en alvéolos o canales de las unidades o en las juntas de mortero. Los alvéolos se llenan luego con concreto líquido (grout). Cada uno de los materiales que componen la albañilería debe cumplir ciertas propiedades mínimas. La albañilería misma también debe tener unas propiedades estructurales medibles como su resistencia y su rigidez. Estas propiedades se pueden medir mediante algunos ensayos de laboratorio usando muestras representativas de los mismos. El resultado de estos procedimientos de control es un informe de la calidad de los materiales y de la albañilería. De este modo, se puede decir si la albañilería es capaz de soportar las cargas previstas. 3.2.6 PRISMAS Y ENSAYOS DE COMPRESIÓN AXIAL. Módulo de elasticidad Em y resistencia a compresión f’m. La medición de la resistencia a compresión (f ́m) ha cambiado en cuanto al área a utilizar. En la Norma de 1982 se empleaba el área neta cuando se trataba de unidades huecas (más de 25% de huecos en la cara de asentado) y el área bruta en unidades sólidas o unidades huecas con alvéolos rellenos. Esta forma de medición arrojaba en muchos casos, mayores valores de f ́m en unidades huecas que en unidades sólidas.

En la Norma de 2006 todas las áreas a utilizar en la evaluación de la

resistencia f ́m son áreas brutas.

Asimismo, el cálculo en sí de f ́m ha variado, de la

ecuación [1] a la ecuación [2]. Resist. a compresión 1982: f ́m = fm (prom.) x [1-1.5(V-0.10)] [1] Resist. a compresión 2006: f ́m = fm (prom.) - σ

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[2]

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Siendo V = el coeficiente de variación y σ = la desviación estándar. En cuanto a los coeficientes de corrección por esbeltez a la resistencia f ́m, se ha mantenido tabla de

valores

anterior. Dichos

valores

han

sido

la

verificados experimentalmente

por San Bartolomé et. al. (2006).En el mismo ensayo de compresión axial (fig. 9 der.)

se

puede

medir

en

el

rango elástico el módulo de elasticidad Em, colocando

medidores de desplazamientos. 4. MATERIALES Y/O INSTRUMENTOS PARA CALCULAR LA RESISTENCIA ALA COMPRESIÓN AXIAL Y CORTE DE ALBAÑILERÍA  Unidad de albañilería Para realizar los ensayos, se podrá realizar con ladrillos de arcilla o también en bloques de concreto.  Cemento De acuerdo con la NTP 334.090 y la Norma ASTM C 595  Agregado y agua Arena fina para la preparación del mortero, y agua de buena calidad como la que se usa para el consumo humano  Vernier

 Recipientes, espátulas.

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5. 5.1 Ensayo de resistencia a la compresión

PROCEDIMIENTO

El equipo necesario para el ensayo constó de una máquina de compresión, yeso, cemento, agua y 5 unidades representativas de ladrillos de arcilla; Se comenzó con la identificación de las 05 muestras a estudiar, colocando una nomenclatura característica. Para preparar las muestras para el ensayo se procede con una capa de refrentado con yeso, cubriendo las dos caras opuestas de contacto con el ladrillo. La capa del refrentado se dejara secar con un mínimo de 24 horas antes del ensayo. Luego procedemos a ensayar los ladrillos, centrando los especímenes debajo del equipo de ensayo. Se aplicó la carga a una velocidad conveniente hasta la mitad del valor máximo esperado, después de lo cual se ajustaron los controles del equipo de manera que el resto de la carga se aplique uniformemente. Calcular la resistencia a la compresión de cada ladrillo con la siguiente ecuación: 𝑓� = � /� Donde:

fb = resistencia a la compresión del ladrillo en kgf/cm2. W = carga máxima en kgf. A = área bruta del ladrillo en cm2.

5.2 Ensayo de compresión axial

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL Este ensayo cubre los procedimientos de construcción y prueba de unidades de mampostería, que es utilizada para determinar el cumplimiento de la resistencia a la compresión (f’m). También utilizarlo para propósitos de investigación de manera que el ensayo brinde procedimientos como guía y parámetros de control. Los procedimientos también son aplicables en la determinación de la resistencia a la compresión de unidades de arcilla extraídas en el campo. El equipo o la máquina para el ensayo, debe tener la capacidad y velocidad de carga en compresión. Y 5 pilas de ladrillas de arcilla. El procedimiento consiste en varias fases. La primera es la construcción del prisma, la cual se debe realizar con los mismos materiales y proporciones utilizadas en la obra. La segunda fase consiste en el curado del prisma. La tercera fase es el coronamiento o capping. La última fase consiste en el desarrollo del ensayo en la máquina de compresión axial y ver la falla del prisma, donde se obtiene la carga máxima y el modo de falla. La resistencia de la mampostería se obtiene de la carga máxima dividida entre el área neta (P/A). Esta resistencia se corrige por un factor geométrico que depende de la relación longitud y altura (h/t). CÁLCULO Para hallar la resistencia de cada pila (f’m).

Dónde:

𝑓′� = � /�

P= Carga aplicada en la Pila en kgf A= Área de la Pila en cm2. Esbeltez

Dónde:

� = ℎ/ �

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL h = altura de la Pila en cm. t = ancho de la Pila en cm. 5.3 Ensayo de compresión diagonal Este ensayo es para determinar la resistencia de la compresión diagonal (corte) en muretes de mampostería de una dimensión mínima de 600 mm x 600 mm. Se aplica una carga a lo largo de una diagonal del murete, así de esta manera origina una falla por tracción diagonal, haciendo que el murete se fisure paralelamente donde se aplica la carga. Se consideró un espesor del mortero de 1 cm. El equipo o la máquina para el ensayo, debe tener la capacidad y velocidad de carga en compresión. Se puso el murete en una posición centrada y recta. En este caso, los muretes fueron construidos con unidades perforadas, así que se rellenó con mortero de cemento-arena 1:3, solamente a las unidades que entran en contacto con las escuadras. Una vez rellenado esas unidades con mortero, se coloca una capa de refrentado o de yeso en el murete, donde van ubicadas las escuadras. Antes de aplicar la carga se colocan dos sensores en el centro de la diagonal del murete en dirección “x” y “y”, una en cada cara, para medir la deformación en estos sentidos. Estos van conectados directamente a una laptop para obtener la curva esfuerzo/deformación por corte (módulo de corte). Se aplicó la carga a una velocidad conveniente hasta la mitad del valor máximo esperado, después de lo cual se ajustaron los controles del equipo de manera que el resto de la carga se aplique uniformemente. CALCULO Esfuerzo cortante: �′� = �/ �

Dónde:

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UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” – INGENIERIA CIVIL P= Carga aplicada en el Murete (kgf) A= Área del Murete (cm2)

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

7. BIBLIOGRAFÍA

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