-
1 INTRODUCCIN
Las construcciones de mampostera se encuentran entre las ms
antiguas de la humanidad. Las civilizaciones antiguas construyeron
muchas de sus magnas obras utilizando piedras naturales, adobes,
etc., unidas por medio de algn material que les sirviera como
cementante. El uso de un material cementante para unir adobes,
piedras naturales y/o artificiales es lo que diferencia a una
estructura de mampostera de un apilamiento de materiales. Las
mamposteras han evolucionado con el paso del tiempo, construyndose
cada vez ms con piedras artificiales, especialmente en el presente
siglo.
1.1 Construcciones de mampostera
1.1.1 Mamposteras de piedras naturales
Son todas aquellas construidas con material extrado directamente
de formaciones rocosas, sea cual sea su origen (gneo, metamrfico o
sedimentario). Las piedras naturales pueden ser labradas o no.
Muchos de los monumentos histricos ms bellos del mundo son
construcciones de mampostera de piedras naturales labradas.
1.1.2 Mamposteras de piedras artificiales
Son todas aquellas en las cuales la piedra o elemento principal
se obtiene por medio de un proceso de manufactura, como es el caso
de los adobes, ladrillos, tabicones, bloques de concreto, etc.
1.2 Normatividad y reglamentacin
La reglamentacin que servir de apoyo para el diseo de
estructuras de mampostera en ste curso son los siguientes:
Se utilizar el Reglamento de Construcciones para el Distrito
Federal y sus Normas Tcnicas Complementarias para el Diseo de
Estructuras de Mampostera NTCM-2001. De igual manera se utilizarn
el reglamento americano del ACI /ASCE /TMS y el reglamento francs
AFNOR-NF Asociacin Francesa de Normalizacin.
1.3 Clasificacin de las mamposteras modernas
Estructural vs. no estructural
Auto-construccin vs. diseada ingenierilmente
-
Introduccin
2
Piezas slidas vs. piezas huecas
Rellenas con lechadas parcial total vs. sin relleno
No reforzada vs. reforzada vs. confinada
Simple vs. adosada
Muros compuestos vs. muros con cavidades
Muros de carga vs. muros de relleno
Hiladas (running bond vs stack bond vs flemish bond)
Diseo por esfuerzos permisibles vs. diseo por resistencia
-
Introduccin
3
2 MATERIALES Y ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE LAS MAMPOSTERAS
2.1 Piedras naturales
Las construcciones de mampostera con piedras naturales se
encuentran entre las ms antiguas del mundo. Generalmente se tratan
de piedras de la regin, a excepcin de las piedras labradas con
motivo de ornato o estructural, que pueden provenir de un sitio muy
en particular. Actualmente, las piedras naturales que pretendan
utilizarse con fines estructurales en Mxico deben cumplir con la
Norma Mexicana NMX-C-404-ONNCCE y con las especificaciones que
marca las NTCM-2001 del Reglamento de Construcciones para el
Distrito Federal.
2.1.1 Resistencia nominal a la compresin
La resistencia nominal a la compresin fp* mnima perpendicular a
los planos de formacin de la piedra deber ser mayor o igual a 150
kg/cm2.
La resistencia nominal a la compresin fp* mnima paralela a los
planos de formacin de la piedra deber ser mayor o igual a 100
kg/cm2
Para areniscas suaves fp*= 100 kg/cm2
Para granitos y basaltos fp* 2000 kg/cm2
Las normas francesas AFNOR-NF proponen las siguientes
propiedades mecnicas para las piedras naturales:
-
Introduccin
4
2.1.2 Absorcin
La absorcin mxima de piedras naturales estar limitada al 4%
100*24s
sh
WWWabsorcin =
W24h-Ws = Peso de agua absorbida despus de 24 horas de inmersin
en agua fra.
Ws = peso seco de la pieza.
2.1.3 Resistencia al intemperismo
La mxima prdida de peso de piedras naturales despus de cinco
ciclos en solucin saturada de sulfato de sodio (prueba de
intemperismo acelerado, ASTM C88-83) estar limitada a un 10%.
ciclo = inmersin en sulfato de sodio de la muestra por 12 horas,
paso seguido, secado en horno a 100C por 12 horas.
100*(%) 5s
csss
WWW
RI=
Las propiedades se determinan con los procedimientos indicados
en el capitulo CXVII de las Especificaciones Generales de
Constriccin de la Secretaria de Obras Pblicas (1971), las cuales se
basan en la norma ASTM C88-83.
2.1.4 Forma y volumen
Las piedras naturales utilizadas con fines estructurales no
deben tener formas redondeadas o cantos rodados.
Al menos el 70% del volumen del elemento estructural debe estar
formado por piedras que pesen por lo menos 30 kg c/u.
2.1.5 Tipos de piedras naturales
Las piedras pueden clasificarse segn su origen geolgico
(sedimentario, metamrfico), segn su naturaleza composicin (calcio,
slice, etc.), segn las dimensiones o su fineza. Sin embargo, en
obras de mampostera es muy cmodo hablar de:
Piedras talladas de grandes dimensiones, generalmente utilizadas
en la construccin de elementos estructurales y arquitectnicos.
Piedras de pequeas dimensiones, utilizadas en las esquinas de
pilas.
-
Introduccin
5
Piedras cuadradas de pequeas dimensiones utilizadas en
paramentos visibles.
Piedras ordinarias o en bruto, empleadas en cimentaciones o en
muros.
Piedras de buena calidad y de grandes dimensiones utilizadas en
zonas comprimidas o expuestas a impactos.
2.2 Adobe
El adobe es probablemente la "piedra artificial" ms antigua del
mundo, como lo constatan las antiguas ruinas del medio oriente y
las ruinas de Akrotiri en la isla de Santorini, Grecia. Se estima
que las construcciones de adobe datan desde 1000 AC, por lo
menos.
Aunque existen adobes excelentes en construcciones coloniales
fabricados con arcillas arenosas, la mayora de los adobes
utilizados en las zonas rurales de Latinoamrica son de forma muy
irregular y estn hechos de lodo o barro, reforzados con paja u
otras fibras vegetales. El uso de las fibras vegetales se debe a
que reducen la evaporacin del agua en la pieza durante su curado y
por lo tanto el agrietamiento de la misma. Los adobes hechos de
esta manera poseen una resistencia muy baja a la compresin y an ms
baja al corte, por lo que las viviendas rurales construidas con
ellos son muy vulnerables a la accin de sismos.
2.2.1 Ladrillos de adobe estabilizado o adocretos
Se tratan de ladrillos hechos con una mezcla de arcillas y
arenas estabilizadas por medio de un agente qumico, aunque en
algunas ocasiones se utilizan tierras del sitio no necesariamente
con esta composicin. Los adocretos se fabrican principalmente de
dos maneras:
Fabricacin tradicional o antigua. Mediante ste procedimiento se
deposita la mezcla en moldes de madera, los cuales se retiran
varias horas despus de haberse colado. Los ladrillos de adobe se
dejan curar en condiciones ambientales por un periodo de varias
semanas, dependiendo de la humedad del medio ambiente y de la
mezcla en si.
Fabricacin moderna. En ste procedimiento se utilizan moldes
metlicos similares a los utilizados para la construccin de bloques
de concreto, prensando al tabique de adobe. Se retiran los adobes
para su curado en condiciones ambientales.
Existe una gran variedad de materiales que se utilizan como
estabilizadores de los adobes:
Emulsiones de asfalto. Son el agente estabilizador ms antiguo y
uno de los ms eficaces, pues hacen a la pieza ms compacta, adems de
que mejoran su impermeabilidad.
Cemento Portland. Su accin no es tan efectiva como la de los
asfaltos; por una parte aumenta la resistencia a la compresin y por
otra parte, no mejora la impermeabilidad de las piezas.
Limos. Mejoran la plasticidad del suelo utilizado, pero no su
impermeabilidad.
Cales y silicatos de calcio. Mejoran la impermeabilidad de la
pieza, sobretodo porque se utiliza como recubrimiento de las
superficies de la pieza de adobe.
-
Introduccin
6
2.2.2 Normatividad y reglamentacin
No existe norma mexicana que regule los criterios de fabricacin,
calidad y resistencia de los ladrillos de adobe estabilizado.
Existen escasas pruebas sobre las caractersticas de resistencia a
la compresin y de resistencia al corte de especimenes muros
elaborados con este tipo de piezas. Las pruebas que se han hecho en
Mxico en muros de adobes estabilizados no han sido debidamente
documentadas por lo que los resultados son cuestionables. Dichas
pruebas generalmente han sido realizadas por los fabricantes. No
obstante, la falta de reglamentacin y de evidencia experimental
contundente, actualmente existen varias empresas que estn
construyendo en Mxico conjuntos habitacionales con adobes
estabilizados, sobretodo en la provincia, ante la pasividad de las
autoridades y de ciertos investigadores que desprecian a este
material.
2.3 Tabiques o ladrillos cermicos de barro o arcilla
Se puede definir como ladrillo o tabique aquel producto cermico
de forma prismtica fabricado con arcillas y sometidos a un proceso
de coccin. Los ladrillos se han utilizado por siglos debido a dos
razones principalmente: debido a sus propiedades ingenieriles,
sobretodo en cuanto a durabilidad y resistencia ante cargas
verticales, y esttica.
2.3.1 Normatividad
NMX-C-404-1996 Norma Oficial Mexicana que establece las
especificaciones que deben cumplir los bloques, tabiques, ladrillos
y tabicones para uso estructural. Esta norma se complementa con las
siguientes normas vigentes.
NMX-C-006 1976 Industria de la construccin ladrillos y bloques
cermicos de barro, arcilla y/o similares.
NMX-C-010-1986 Industria de la construccin concreto-bloques,
ladrillos o tabiques y tabacones.
NMX-C-021-1981 Industria de la construccin cemento-mortero
Portland.
NMX-C-024-1974 Industria de la construccin. Determinacin de la
construccin por secado de los bloques, ladrillos, tabiques y
tabacones de concreto.
NMX-C-036-1983 Industria de la construccin ladrillos, bloques y
adoquines de concreto. Resistencia a la compresin-mtodo de
prueba.
NMX-C-037-1986 Industria de la construccin concreto-bloques,
ladrillos o tabiques y tabicones. Determinacin de la absorcin de
agua.
NMX-C-038-1986 Industria de la construccin. Determinacin de las
dimensiones de bloques y ladrillos.
NMX-C-082-1974 Determinacin del esfuerzo de adherencia de los
ladrillos cermicos y del modero de las juntas.
NMX-C-155-1987 Industria de la Construccin. Concreto hidrulico.
Especificaciones.
-
Introduccin
7
NMX-C-185-1979 Morteros de cemento Prtland. Determinacin de su
expansin potencial debido a la accin de los sulfatos.
NMX-307-1982 Industria de la construccin. Edificaciones.
Componentes. Resistencia al fuego.
NMX-Z-012/1,2,3-1987 Muestra para inspeccin por atributos.
ASTM C62-91b Standard Specification for Building Brick (Solid
Masonry Units Made From Clay or Shale).
ASTM C67-91 Standard Test Methods of Sampling and Testing Brick
and Structural Clay Tile.
AFNOR NF, XP Asociacin Francesa de Normalizacin.
2.3.2 Materia prima utilizada en la fabricacin de ladrillos
(tabiques)
Arcillas naturales. Se pueden clasificar de acuerdo a su origen
en:
Superficiales. Arcillas de naturaleza sedimentaria.
Esquisto pizarras (shale). Arcillas que han sido sujetas a altas
presiones en la tierra, hasta que se han endurecido para formar
piedras lajadas.
Fundidas. Arcillas que se localizan a grandes profundidades.
Generalmente cuentan con una menor cantidad de xidos metlicos, en
cambio su resistencia a la vitrificacin es mayor que para otras
arcillas.
Silicatos hidratados de aluminio. Reducen el acortamiento de las
piezas por el efecto de coccin, sin embargo, en grandes cantidades
reducen la cohesin.
xidos (hierro (Fe02, Fe203). Mejoran la resistencia y alteran el
color de la pieza.
Impurezas. Minerales como el calcio, magnesio, sodio, titanio y
potasio, principalmente.
2.3.3 Procedimientos de manufactura
En la produccin industrializada de ladrillos se utilizan
principalmente tres mtodos con sus respectivas variantes:
Lodo slido rgido (Stiff mud, wire cut). Es un procedimiento
utilizado principalmente en zonas ridas; en el cual la masa de
arcilla (lodo) posee un contenido de agua entre el 12% y 15%.
-
Introduccin
8
Lodo blando (soft mud). Se utiliza entre el 20% y 30% de
contenido de agua en la masa de arcilla (lodo).
Se emplea exclusivamente en la produccin de ladrillos, los
cuales se forman en moldes. En el pasado, ste procedimiento era
manual utilizando moldes de madera; aunque en la actualidad existen
comunidades que an lo utilizan en produccin artesanal. Actualmente,
los ladrillos se moldean a presin utilizando maquinaria
especializada.
Prensado en seco. Es un procedimiento similar al lodo slido, en
el cual se utiliza entre el 7% y 12% de contenido de agua en el
lodo. Los ladrillos se forman sujetos a presiones entre 500 y 1500
psi (35-105 kg/cm2).
2.3.4 Estados de fusin de un ladillo
Incipiente. Las partculas suaves se agrupan.
Vitrificacin. La masa de arcilla se solidifica y dentro del
horno se encuentra en un estado de cero absorcin.
Viscoso. La masa de arcilla se desmorona o derrite. ste estado
debe evitarse.
2.3.5 Propiedades significativas de las arcillas
Plasticidad
Resistencia a la tensin
Acortamiento elstico
-
Introduccin
9
2.3.6 Propiedades ingenieriles de los ladrillos
Absorcin
Durabilidad (resistencia al intemperismo)
Conductividad trmica
Acstica
Resistencia al fuego
Resistencia a la compresin
Resistencia a la tensin (flexin)
Resistencia al corte
Mdulo de elasticidad
Acortamiento elstico
Aerobio. Sucede despus de que la pieza se moldea pero antes de
que sta se introduzca al horno.
Por coccin. Sucede cuando la pieza se encuentra en el horno.
2.3.7 Caractersticas fsicas de los ladrillos
Color. Depende de la materia prima, cantidad de xidos e
impurezas, aditivos colorantes, as como del grado de coccin. En lo
que respecta a la coccin, un color claro (salmn) puede indicar un
subcocimiento, mientras que un color oscuro indica un
sobrecocimiento.
Textura, Forma y Tamao. Depende del proceso de manufactura, del
uso y del pas en donde se produce la pieza.
-
Introduccin
10
-
Introduccin
11
2.3.8 Durabilidad de ladrillos tabiques
En los Estados Unidos se ha elaborado una escala de durabilidad
para los ladrillos de acuerdo con su capacidad para funcionar en
diferentes tipos de clima. La escala utilizada es la siguiente:
SW (Severe Weathering). Ladrillos para climas severos, capaces
de resistir congelamientos y deshielos. Tambin son usados cuando se
requiere una resistencia en compresin elevada.
MW (Moderate Weathering). Ladrillos para climas moderados o
templados, capaces de resistir temperaturas bajas, pero sin que el
agua tome parte cuando estas bajas temperaturas se presentan.
NW (No Weathering). Ladrillos para climas templados climas donde
no se presenten temperaturas bajas. Generalmente son utilizados en
exteriores.
ndice de intemperismo = (# das de congelamiento-deshielo) X
(lluvia acumulada en el invierno en pulgadas)
-
Introduccin
12
ndice de intemperismo Tipo de superficie
-
Introduccin
13
Absorcin inicial
Normas: ASTM C67-91, NMX-C-404-1996
Es una prueba que mide las caractersticas de succin y
capilaridad de la pieza. Consiste en sumergir 1/8" de profundidad a
un ladrillo completamente seco por espacio de un minuto, como se
ilustra en la figura.
Despus del minuto, se retira la pieza, se limpia con un trapo
hmedo el exceso de agua y se pesa en la bscula de las
caractersticas sealadas por la norma ASTM C67-91, La absorcin
inicial (IRA) se calcula como:
minmin1 3030)( gr
ns A
WWIRA =
An = rea neta de inmersin.
El lmite de 30 gr/min ha sido adoptado por la norma
NMX-C-404-1996. Una absorcin inicial (IRA) grande indica que los
ladrillos absorben a un ritmo muy rpido el agua del mortero, lo que
implica que:
el mortero se seque y se agriete,
la trabajabilidad del mortero se reduzca,
se reduzca la resistencia y adherencia de la unidad.
Resistencia a la compresin
Normas : ASTM C67-91, NMX-C-404-1996
Depende del tipo de arcilla utilizada, del proceso de
manufactura y del grado de coccin.
npb A
Pff == **
-
Introduccin
14
Si el rea neta es mayor del 75% del rea gruesa, el rea neta que
deber tomarse es el rea gruesa de la pieza, ya que los huecos, en
estas proporciones, incrementan la resistencia de la pieza, ya
que:
Existe un acortamiento y un secado ms uniforme en el proceso de
coccin
Existe un acuamiento entre el mortero y el ladrillo hueco, lo
que resulta benfico.
fb- 563 a 1056 kg/cm2 (ladrillos de los Estados Unidos)
fb- 350 kg/cm2 (ladrillos de la estacin de Gilroy, siglo pasado,
USA)
fp* 60 kg/cm2 tabiques recocidos, resistencia mnima segn
NMX-C-036.
fp*-120 kg/cm2 tabiques extruidos resistencia mnima segn
NMX-C-036.
Las NTCM-2001 especifican que la resistencia nominal a la
compresin de tabiques, fp* para fines de diseo, ecuacin ( 1 ), se
podr calcular de la siguiente manera cuando se cuente, por lo
menos, con los resultados experimentales del ensaye de 3 lotes
diferentes de 10 piezas c/u.
p
pp C
ff += 5.21
* ( 1 )
donde pf es la resistencia promedio a la compresin de las piezas
ensayadas y Cp es el coeficiente de variacin del ensaye de las
piezas.
Cp 0.20 - plantas mecanizadas con control de calidad
Cp 0.30 - plantas mecanizadas sin control de calidad
Cp 0.35 - produccin artesanal
fp*= 60 a 500 kg/cm2 segn las NTCM-2001.
Mdulo de elasticidad
Eb = 1400 a 5000 ksi (98.5 a 352 t/cm2)
Mdulo de ruptura
Normas: ASTM C67-91, NMX-C-036, AFNOR NF
Es una prueba que mide la resistencia a la tensin de los
tabiques
-
Introduccin
15
223;
4 btPLfPLM r ==
En los ladrillos de fabricacin norteamericana:
fr = 20 a 50 kg/cm2 (0.06fb a 0.09fb)
Segn NMX-C-036, los valores mnimos debern ser
fr = 6 kg/cm2 tabiques recocidos
fr = 8 kg/cm2 tabiques extruidos
Coeficiente de conductividad trmica
FininCCT o//109.3 a108.2 66 Peso volumtrico
mt
VWs 7.16.1 =
AFNOR NF, XP
Procedimiento de ideal de prueba (ASTM C67-91)
-
Introduccin
16
Mdulo de ruptura (se obtienen 2 mitades de ladrillo)
Secado de las mitades de ladrillos en el horno Ws,
Prueba de absorcin inicial
Secado en horno
Inmersin de las piezas en agua fra por 24 horas Absorcin
Inmersin de las piezas en agua hirviendo por 5 horas CS =
C/B
Secado en horno
Prueba de resistencia a la compresin
-
Introduccin
17
Ladrillos de fabricacin francesa
v
h
v
h
v
h
20 x 20 x 50 cm3 37,5 x 25 x 25 cm3 20 x 25 x 50 cm3
2.4 Bloques de concreto
Se puede definir como bloque de concreto a todo aquel componente
para uso estructural de forma prismtica, que se obtiene por moldeo
del concreto y puede ser macizo o hueco.
2.4.1 Normatividad
NMX-C-404-1996 Norma Oficial Mexicana que establece las
especificaciones que deben cumplir los bloques, tabiques, ladrillos
y tabicones para uso estructural;
ASTM - C90-90 Standard Specification for Load-Bearing Concrete
Masonry Units.
ASTM C140-91 Standard Methods of Sampling and Testing Concrete
Masonry Units
-
Introduccin
18
AFNOR NF, XP Asociacin Francesa de Normalizacin
2.4.2 Dimensiones
Las dimensiones nominales se especifican en el siguiente orden:
ancho x altura x largo. Las dimensiones especificadas son
generalmente 3/8" (0.95 cm) menores a la dimensin nominal. Las
dimensiones reales estn generalmente dentro de una tolerancia de
1/8" (3.2 mm) de la dimensin nominal.
Por ejemplo un tabique de 8''x8''x16'' (20.32cm x 20.32cm x
40.64cm) es especificado como uno de 7.625"x7.625"x15.625" (19.38cm
x 19.38cm x 39.69cm) y sus dimensiones reales se deben comprender
dentro de 1/16" (1.6 mm) de stas ltimas.
En la norma NMX-C-404-1996 se especifica que las dimensiones
mnimas de un bloque deben ser 10cm x 10cm x 30cm, con un espesor
mnimo de pared de 2.5cm. Las tolerancias en las dimensiones de las
piezas no debern ser mayores a 3mm en la altura y a 2 mm en el
largo y en el ancho.
2.4.3 Materia Prima
Cemento Prtland (ASTM C150 o C l75 - cemento Prtland con
inclusores de aire, C595 para cemento hidrulico)
Limo hidratado (ASTM C207 tipo S)
Puzolanas (ASTM C618) reducen las caractersticas de expansin en
agregados de naturaleza alcalina e incrementan la resistencia al
ataque de los sulfatos y de las propiedades cementantes.
Aditivos como son los inclusores de aire (mejoran
trabajabilidad), colorantes, repelentes al agua.
Agregados de peso normal ASTM C33 o peso ligero ASTM C331
2.4.4 Designaciones de la ASTM
La ASTM C90 designa el bloque hueco estructural de la siguiente
manera
Grado N. Para utilizarse por encima o debajo del nivel del
terreno y expuesto o no a la humedad y a la intemperie.
Grado S. Limitado a usarse por encima del nivel del terreno y
protegido del intemperismo por medio de recubrimientos, o
simplemente no exponerse al intemperismo.
Tipo I. Unidades con humedad controlada
Tipo II. Unidades sin control de humedad
Unidades de peso ligero : l. 68 t/m3
-
Introduccin
19
Unidades de peso medio : 1.68 t/m3 2.0 t/m3
Unidades de peso normal : 2.0 t/m3
Bloque slido estructural (ASTM C145). Al menos el 75% del rea de
la seccin transversal debe ser slida. Ms clasificaciones (Grado N,
S, etc.)
Tabique de concreto (ASTM C55). Pieza completamente slida,
similar en sus dimensiones a los ladrillos de arcilla, pero con
requerimientos de resistencia considerablemente ms altos que los de
las unidades de arcilla.
Grado N. Es utilizado como fachada arquitectnica en muros
exteriores y en muros donde se requiere una alta resistencia
estructural, alta resistencia a la penetracin del agua o a heladas
fuertes.
Grado S. Es de uso general, donde se requiera de una moderada
resistencia estructural, al agua y a las heladas.
Bloques no estructurales huecos o slidos (ASTM C129). - Se usan
generalmente como muros de relleno.
Unidades pre-acabadas de concreto y silicato de calcio (arena
slica), (ASTM C744)
Ladrillos pre-acabados de arena slica (silicato de calcio) (ASTM
C73).
2.4.5 Mtodo de manufactura
Altamente industrializado y realizado con pequeas cantidades de
agua.
Separacin y peso de los agregados. Los agregados son almacenados
separadamente de acuerdo a su densidad y tamao, despus de lo cul
son pesados y transportados por medio de bandas o de pequeos
vagones a la mezcladora.
Mezclado. El cemento, los agregados, el agua, los colorantes y
otros aditivos se combinan para formar una mezcla hmeda.
Moldeado. La mezcla se vaca en moldes y es consolidada por medio
de vibracin (etapa de alimentacin), poco despus, una plancha es
bajada para compactar la mezcla dentro del molde, se realiza una
segunda vibracin para consolidar la mezcla (etapa final)
Desmoldado. Las unidades son lanzadas fuera de los moldes de 3
en 3.
Curado. Las unidades se colocan en un horno de 6 a 8 horas. El
curado es realizado bajo condiciones de saturacin. La temperatura
se puede incrementar para acelerar la hidratacin del cemento. Las
unidades se almacenan a la intemperie para continuar su curado.
2.4.6 Propiedades fsicas
Color y textura
-
Introduccin
20
Forma y dimensin
2.4.7 Propiedades con implicaciones ingenieriles
Absorcin (ASTM C140). Cambio de peso despus de inmersin de 24
horas en agua fra. Realizada de manera similar que con los
ladrillos, aunque resulta muy cuestionable que en este caso esta
propiedad tenga alguna relacin con otras propiedades y con su
durabilidad. Se mide con el promedio de tres unidades. Limitada
entre 14% y 19% para unidades de peso ligero, 10% a 14% en unidades
de peso medio y 8% a 10% en unidades de peso normal (0.16 a 0.32
t/m3) por las normas ASTM. Limitada entre el 9% y el 20% para todo
tipo de peso por la norma NMX-C-404-1996.
Acortamiento lineal. Definido como el cambio de longitud de una
pieza de su condicin hmeda a la seca. Limitado entre el 0.03% y el
0.065% (unidades tipo I) dependiendo del tipo de pieza. Se limita
para evitar agrietamiento excesivo de la unidad.
Contenido de humedad (ASTM C140). Limitado entre el 25% y 45% en
unidades tipo I, no existe ningn limite para las unidades tipo
II.
Resistencia a la compresin (ASTM C140). fut varia entre 130 y
420 kg/cm2. La norma NMX-C-404-1996 exige un valor mnimo de 100
kg/cm2.
Resistencia a tensin (mdulo de ruptura). frt varia de 17.6 y
35.2 kg/cm2 para bloques de manufactura norteamericana. La norma
NMX-C-404-1996 exige un valor mnimo de 5 kg/cm2.
Mdulo de elasticidad. Em =750 fm
Mdulo de cortante. 0.4Em
Relacin de Poisson. = 0.28
-
Introduccin
21
2.5 Tabicones
Se puede definir como un componente para uso estructural, de
forma prismtica, fabricado de concreto (u otros materiales). En el
mercado mexicano se producen tabicones de grava-cemento,
arena-cemento y de tepojal-cemento, entre los ms comerciales. Son
primos hermanos de los bloques de concreto.
2.5.1 Normatividad
NMX-C-10-1986 Industria de la Construccin. Bloques, tabiques y
tabicones de concreto.
NMX-C-404-1996 Norma Oficial Mexicana que establece las
especificaciones que deben cumplir los bloques, tabiques, ladrillos
y tabicones para uso estructural.
2.5.2 Dimensiones
En la norma NMX-C-404-1996 se especifica que las dimensiones
mnimas de un tabicn deben ser 10cm x 6cm x 24cm. Las tolerancias en
las dimensiones de las piezas no debern ser mayores a 3 mm en la
altura y a 2 mm en el largo y en el ancho.
2.5.3 Propiedades con implicaciones ingenieriles
Absorcin. Limitada entre el 9% y el 20% para todo tipo de peso
por la norma NMX-C-404-1996.
Resistencia a la compresin. La norma NMX-C-404-1996 exige un
valor minino de 100 kg/cm2.
Resistencia a tensin (mdulo de ruptura). La norma NMX-C-404-1996
exige un valor mnimo de 8 kg/cm2.
-
Introduccin
22
-
Introduccin
23
-
Introduccin
24
2.6 Morteros, morteros de relleno o lechadas
2.6.1 Morteros antiguos
Normalmente se utilizaban para rellenar los vacos existentes
entre las piedras, estaban constituidos bsicamente de lodos.
Posteriormente se utilizaron como morteros los limos y arenas.
-
Introduccin
25
Los primeros aditivos que se utilizaron fueron la clara de
huevo, las arcillas, la orina humana y algunos colorantes
rojos.
2.6.2 Morteros modernos
Ingredientes bsicos:
Cementantes
Cemento Portland (ASTM C150)
Cemento de albailera (ASTM C91)
Cales o Limos, mejoran la trabajabilidad y la adherencia
Hidrxido de calcio Ca(O2)2
Oxido de calcio Ca02 - limo rpido
Arenas. Se pueden utilizar arenas de ro de playa o
manufacturadas, siempre y cuando cumplan con los lmites
granulomtricos prescritos por las normas (ASTM C144).
Granulometra de las arenas (UBC 24-21)
Malla % que pasa la malla
4 100
8 95-100
100 25 max
200 10 max
2.6.3 Requerimientos de los morteros segn las NTCM-2001
La resistencia en compresin del mortero generalmente varia de 5
a 20 MPa y depende de varios factores: Contenido de limo,
caractersticas de los agregados, roporciones agua/cemento y proceso
de curado entre otros.
Resistencia de diseo en compresin del mortero, fj* 40 kg/cm2
El volumen de arena utilizada debe ser de 2.25 a 3 veces el
volumen de los cementantes (Va / Vc 2.25 a 3). La razn de esta
recomendacin es que la arena tiene aproximadamente 1/3 de volumen
de vacos, por
-
Introduccin
26
lo tanto para hacer una mezcla densa, se rellena ese tercio de
volumen de vacos con los cementantes. Esta prctica reduce el
acortamiento elstico y la porosidad del mortero.
La resistencia del mortero debe ser determinada de acuerdo con
la norma NMX C-061.
La cantidad de agua adicionada al mortero debe ser la mnima
necesaria para fines de trabajabilidad. El exceso de agua puede
traer como consecuencia un mortero demasiado fluido como para
soportar el peso de varias hiladas, adems de la reduccin de la
resistencia e incremento del acortamiento elstico del mortero.
Proporcionamientos, en volumen, recomendados para mortero en
elementos estructurales [Error! No se encuentra el origen de la
referencia.].
Morteros estructurales, clasificacin norteamericana
2.6.4 Retentividad de agua
Definida como el cambio de flujo antes y despus de la succin. Se
mide por medio de las pruebas especificadas por la ASTM (C109,
C110, C230). La prueba consiste en preparar una pasta de mortero de
5 cm (2 pulgadas) de dimetro, la cual se deja caer de una altura de
1.27 cm. (0.5 pulgadas) 25 veces en 15 segundos. El cambio de flujo
se mide como:
1005cm
prueba la de despus pasta la de dimetro(%) flujo de cambio =
-
Introduccin
27
2.6.5 Combinacin deseable en una mampostera
Unidades con bajo ndice de absorcin inicial + morteros con alta
retentividad de agua, lo que redunda en una buena adherencia y una
buena resistencia.
Esto se debe a que si el agua del mortero es rpidamente
absorbida por la unidad, el cemento del mortero puede no hidratarse
completamente, redundando en una reduccin de la adherencia.
2.6.6 Importancia de la cal (limo) en los morteros
La cal reduce la resistencia a compresin del mortero, pero
aumenta la retentividad de agua del mismo, lo que lleva a una mejor
adherencia y resistencia de la mampostera en conjunto. Por tanto,
el incrementar la cantidad de cal en un mortero dentro de ciertos
lmites, redunda en:
Menor capacidad a la compresin del mortero en si.
Mayor adherencia en la mampostera.
Mayor capacidad a la compresin de la mampostera en conjunto.
2.6.7 Mezclado del mortero
Palas o mezcladoras.
Si se hace en mezcladoras; colocar el arena y el agua primero,
mezclarlas, despus se agrega el cemento y por ltimo la cal.
El mortero debe ser colocado antes de que se solidifique (lo que
puede presentarse en un tiempo tan corto como 20 minutos).
La reanimacin del mortero (agregar el agua perdida por
evaporacin) ubicado en la paleta de colocacin se permite hasta dos
horas y media despus de que se prepar la mezcla.
2.6.8 Prueba para determinar el esfuerzo a compresin de los
morteros
La resistencia en compresin del mortero se determina mediante
cubos de 50mm (2) ASTM C109 o empleando cilindros de diferentes
dimensiones, generalmente con una relacin longitud/dimetro de 2. La
resistencia en compresin de los cilindros que se obtiene es
generalmente menor que la resistencia obtenida en los cubos.
-
Introduccin
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a) b)
a) Cubos de 2", se construyen en moldes de bronce en el
laboratorio.
b) Cilindros de 2" de dimetro, se construyen en moldes de acero
en el campo.
La resistencia de los especimenes es afectada severamente por el
contenido de agua del mortero al tiempo del moldeado. Por lo tanto,
se acostumbra remover agua de los cubos en el laboratorio para
tomar en cuenta los efectos de succin. En el campo, se pone la
muestra del mortero entre 2 unidades por espacio de un minuto antes
de ser vaciado en el molde.
Pruebas experimentales mostraron que la resistencia en compresin
de los cilindros puede ser considerada igual al 83% de la
resistencia obtenida en cubos, no obstante que una serie de pruebas
arrogaran valores mas grandes [Error! No se encuentra el origen de
la referencia.]. Resultados similares fueron obtenidos en esayes
con cubos de 50mm y cilindros de 75mm de dimetro y 150mm de altura
[Error! No se encuentra el origen de la referencia.].
La resistencia a la compresin del mortero generalmente varia
entre 5 y 20 MPa y depende de varios factores, tales como:
El contenido de limo
Caractersticas mecnicas de los agregados
Proporcin agua-cemento
Proceso de curado, etc
Pregunta de examen: Los trabajos experimentales realizados por
[Error! No se encuentra el origen de la referencia.] mostraron que
la resistencia a la compresin de los cilindros puede ser
considerada igual al 83% de la resistencia del cubo. Sin embargo,
una serie de pruebas arrojaron valores ms grandes. Otros
investigadores, encontraron resultados similares para cubos de 50
mm y cilindros de 75x150 mm ( R cilindro/R cubo = 0.81).
2.6.9 Morteros de relleno o lechadas (concreto de alto
revenimiento)
Conocido en ingls como grout.
El mortero de relleno o lechada tiene los siguientes
componentes:
Cemento Prtland.
Agregado fino (arena).
Agregado grueso; grava de 3/8" mximo, si la grava es ligera,
debe de remojarse antes de mezclarse.
Cal o limo (en poca cantidad).
-
Introduccin
29
Agua.
Proporcionamientos, en volumen, recomendados para morteros y
concretos de relleno en elementos estructurales [Error! No se
encuentra el origen de la referencia.].
El mortero de relleno debe ser lo suficientemente fluido para
rellenar los huecos y recubrir completamente al acero de refuerzo.
Generalmente se utiliza para lo siguiente:
Ensamblar o adosar muros dobles o triples.
Adherir a la mampostera con el refuerzo para que funcionen de
alguna forma como una seccin homognea.
Incrementar el volumen de la mampostera para cargas permanentes
y para su resistencia al fuego.
2.6.10 Revenimiento
El revenimiento del mortero de relleno es aproximadamente de 10"
(25 cm). Sin embargo, el tener un revenimiento tan grande trae
consigo un gran acortamiento elstico, lo que resulta indeseable
porque no garantiza la adherencia con el refuerzo. Otros efectos
indeseables son el sangrado y la reduccin de la resistencia.
2.6.11 Prueba para la resistencia a la compresin
Esta configuracin se utiliza para tener al mortero de relleno en
un medio absorbente. La resistencia mnima especificada por el cdigo
UBC (24-22) es de 2000 lb/in2 (140 kg/cm2) a 28 das.
-
Introduccin
30
2.6.12 Existen dos mtodos de colado:
Colado bajo. Se coloca y consolida conforme se construyen las
hiladas.
Colado alto. Se colocan despus de que se termina un piso, por lo
cual se necesita un vibrador. Es necesario tener los huecos
completamente limpios para garantizar que se rellenen completamente
los huecos en donde se dispone el refuerzo.
2.6.13 Mortero-cola utilizado en Francia
El mortero-cola se obtiene por asociacin de arena y de un
pegamento argamasa y de un producto orgnico que tiene la funcin de
evitar que el agua se evapore antes del fraguado del mortero. ste
tipo mortero se aplica con un rodillo sobre la superficie de la
hilada de tabiques. Pruebas experimentales realizadas en muros
montados con piezas huecas y pegados con mortero-cola en Francia
(en el CSTB), mostraron un buen comportamiento ante cargas
laterales cclicas. La resistencia en tensin se obtiene de una
prueba de flexin tres puntos sobre un espcimen de 4x4x16cm, la cual
debe ser mayor de 2MPa. La adherencia se determina mediante una
prueba de flexin a cuatro puntos en prismas reconstituidos.
2
3bhPaRt =
a/2 a a a a/2
P
a/2 a a a a/2
P
2.7 Acero de refuerzo
Se utiliza en muros, columnas y vigas de mampostera. Los
dimetros ms comunes son del # 3 al # 10. Los aceros que se utilizan
son de Grado 40 (40ksi=2800kg/cm2) y Grado 60 (60ksi= 4200kg/cm2),
siendo el ltimo
-
Introduccin
31
el de uso ms general en los Estados Unidos por su mayor
ductilidad dadas las caractersticas de resistencia de sus
mamposteras. No se recomienda utilizar aceros de muy alta
resistencia porque el acero no fluira a niveles de deformacin en
que la mampostera se agrieta (n=Es/Em).
Refuerzo de la hilada juntas
Este tipo de refuerzo horizontal suele usarse en Mxico. Tiene la
ventaja de proporcionar una mayor adherencia con la mampostera que
si se utilizaran barras de acero de refuerzo convencionales en las
juntas, ya que tanto la armadura como la escalerilla, al ser de
menor calibre, tienen un rea de contacto ms apropiada en la junta
de mortero. Si la hiptesis de la adherencia se cumple, entonces,
este tipo de refuerzo tericamente debe trabajar eficiente y
prontamente en el proceso de carga al encontrarse localizado en las
fibras extremas, con lo cual se lograra reducir el agrietamiento de
la mampostera. En cuanto a resistencia al corte, en teora se debera
de incrementar la capacidad del muro, sin embargo, pruebas
experimentales conducidas en los aos 70's (Hemndez Basilio y Meli)
y ms recientes (Alcocer y col.) sugieren que esto no es
necesariamente cierto.
2.7.1 Castillos y dalas
Se define como castillo a aquel elemento confinante vertical de
la mampostera fabricado con concreto reforzado y dala al elemento
confinante horizontal de la mampostera hecho de concreto reforzado.
Las NTCM-2001 sealan las siguientes especificaciones para castillos
y dalas a emplearse en muros de mampostera confinada:
Dimensin mnima = espesor del muro.
Resistencia nominal mnima a la compresin del concreto: f'c=150
kg/cm2 * Refuerzo longitudinal: se debe utilizar un mnimo de 3
barras
comfinanteelemy
cs Af
fA ='
min 2.0
Refuerzo transversal:
cyst df
sA 1000min =
-
Introduccin
32
donde s = separacin de estribos y dc= peralte del castillo
(dala)
=
cmd
S c205.1
max