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

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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

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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

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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

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Introduccin

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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

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ndice de intemperismo Tipo de superficie

Introduccin

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Introduccin

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Introduccin

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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

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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

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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