Apuntes Mamposteria Honduras 2014-10-21 Klingner

Engineering

Construction

Ingeniera

Arquitectura

Construccin

Engineering

Construction

Ingeniera

Arquitectura

Construccin

ESPECIFICACIN, DISEO Y CLCULO DE MAMPOSTERA

Richard E. Klingner Profesor Emrito

La Universidad de Texas, Austin, Texas, EE UU

CURSO SOBRE DISEO DE MAMPOSTERA UNIVERSIDAD TCNICA CENTROAMERICANA

TEGUCIGALPA, HONDURAS

OCTUBRE 2014

Klingner Especificacin, Diseo y Clculo de Mampostera Octubre 2014 UNITEC, Tegucigalpa, Honduras

DEDICATORIA

Este libro se dedica a los colegas con quienes he tenido la oportunidad de compartir conocimientos y amistades, en los caminos de nuestras vidas.


i

CONTENIDO

1. INTRODUCCIN ........................................................................................................................ 11.1 Reflexiones sobre el Elefante en el Cuarto del Lado .............................................................. 11.2 Antecedentes y Objetivos del Libro ....................................................................................... 31.3 Uso Recomendado de este Libro ............................................................................................ 4

1.3.1 Posible Juego de Objetivos Terminales para el Curso .................................................... 41.3.2 Posibles Referencias para el Curso ................................................................................. 4

1.4 Relevancia de este Libro en el Mundo de la Mampostera Mala ........................................ 51.4.1 Rigidez Relativa de Mampostera y Prtico ................................................................... 51.4.2 Papel de Norma y Especificaciones en Combinacin .................................................... 7

1.5 Repaso del Proceso Normativo en los EEUU de Amrica ..................................................... 71.5.1 ltimos Adelantos de la Norma MSJC ........................................................................ 101.5.2 Actualizaciones del Comit Normativo EEUU sobre Mampostera ............................ 111.5.3 Enfoque de la Norma MSJC sobre el Comportamiento Bsico de la Mampostera ..... 121.5.4 Posible Relevancia de la Norma MSJC, al Proceso Normativo en Latinoamrica ...... 12

2. ESPECIFICACIN Y DISEO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA SIN CLCULO ESTRUCTURAL ........................................................................................................... 15

2.1 Introduccin .......................................................................................................................... 152.2 Comportamiento Bsico de las Estructuras Tipo Caja de Mampostera .............................. 162.3 Punto de Arranque para Refuerzo ........................................................................................ 172.4 Elementos Bsicos de la Mampostera ................................................................................. 18

2.4.1 Unidades ....................................................................................................................... 182.4.2 Mortero ......................................................................................................................... 182.4.3 Concreto Lquido .......................................................................................................... 182.4.4 Accesorios .................................................................................................................... 19

2.5 Uso de Unidades En Elementos Arquitectnicos o Estructurales ........................................ 192.5.1 Dimensiones ................................................................................................................. 192.5.2 Patrones de Colocacin (Aparejo) ................................................................................ 192.5.3 Tipos de Muro .............................................................................................................. 202.5.4 Resumen de la Historia del Uso de la Mampostera en los EEUU ............................... 22

2.6 Bosquejo de la Industria de la Mampostera ........................................................................ 232.7 Mortero para Mampostera (Mortero de Pega) ................................................................. 24

2.7.1 Introduccin a la Qumica de Mortero ......................................................................... 242.7.2 Especificaciones Aplicables para Mortero ................................................................... 272.7.3 Tipos de Mortero para Mampostera ............................................................................ 272.7.4 Mortero de Cemento y Cal ........................................................................................... 282.7.5 Mortero de Cemento para Mampostera ................................................................... 292.7.6 Caractersticas del Mortero Plstico (ASTM C270) ..................................................... 302.7.7 Caractersticas del Mortero Endurecido (ASTM C270) ............................................... 312.7.8 Otras Caractersticas del Mortero ................................................................................. 31

2.8 Concreto Lquido para Mampostera (Mortero de Relleno) ................................................. 312.8.1 Especificacin Aplicable ASTM: ................................................................................. 312.8.2 Especificaciones por proporcin para concreto lquido para mampostera .................. 322.8.3 Propiedades del Concreto Lquido Fresco .................................................................... 322.8.4 Propiedades del Concreto Lquido Endurecido ............................................................ 32


ii

2.9 Informacin General sobre Unidades de Mampostera ........................................................ 332.9.1 Especificaciones Aplicables ASTM: ............................................................................ 33

2.10 Unidades De Arcilla Cocida (Ladrillos) ............................................................................... 342.10.1 Geologa ....................................................................................................................... 342.10.2 Qumica ........................................................................................................................ 342.10.3 Fabricacin ................................................................................................................... 342.10.4 Caractersticas Mecnicas (ASTM C62 y C216) ........................................................ 352.10.5 Caractersticas Visuales y de Servicio (ASTM C62 y C216) ...................................... 352.10.6 Otras Caractersticas (no consideradas por ASTM) .................................................... 36

2.11 Unidades de Concreto ........................................................................................................... 372.11.1 Materiales y Fabricacin .............................................................................................. 372.11.2 Caractersticas Visuales y de Servicio (ASTM C90) .................................................. 372.11.3 Caractersticas Mecnicas (ASTM C90, C140, y C426) ............................................. 372.11.4 Otras Caractersticas (no cubiertas por las especificaciones ASTM) .......................... 38

2.12 Sub-Ensamblajes de Mampostera........................................................................................ 382.12.1 Propiedades de Sub-ensamblajes de Mampostera ....................................................... 382.12.2 Factores Contribuyentes a la Adherencia Alta ............................................................. 40

2.13 Papel de Juntas de Movimiento ............................................................................................ 402.14 Accesorios para Mampostera .............................................................................................. 41

2.14.1 Refuerzo ....................................................................................................................... 412.14.2 Conectores .................................................................................................................... 442.14.3 Sellantes y Juntas Abiertas ........................................................................................... 45

2.15 Pasos Bsicos para la Especificacin de Una Estructura Simple de Mampostera............... 492.16 Ejemplos de Detalles Constructivos ..................................................................................... 51

2.16.1 Detalle entre Cimentacin y Muro ............................................................................... 512.16.2 Detalle entre Muro y Techo de Elementos Prefabricados de Concreto ........................ 522.16.3 Detalle entre Muro y Techo de Madera ........................................................................ 53

3. CLCULO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA (INTRODUCCIN) ................... 543.1 Comportamiento Bsico de las Estructuras Tipo Caja de Mampostera .............................. 543.2 Punto de Arranque para Refuerzo ........................................................................................ 553.3 Comportamiento Bsico Mecnico de la Mampostera ........................................................ 563.4 Clasificacin de Elementos de Mampostera ........................................................................ 56

3.4.1 Clasificacin de Elementos de Mampostera segn su Funcin Estructural ................ 573.4.2 Clasificacin de Elementos de Mampostera segn la Participacin Supuesta del Refuerzo 573.4.3 Enfoque de este Curso en Clasificar Elementos de Mampostera ................................ 57

3.5 Enfoques de Diseo para la Mampostera ............................................................................ 583.6 Resumen del Enfoque de Diseo de Este Curso ................................................................... 58

4. CLCULO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA (RESISTENCIA) ........................ 594.1 Repaso del Diseo por Resistencia ....................................................................................... 594.2 Resumen de Diseo Segn la Norma MSJC, Enfoque de Resistencia ................................. 604.3 Combinaciones de Carga de ASCE 7-10 .............................................................................. 60

4.3.1 Muros Reforzados, Cargados fuera del Plano .............................................................. 604.3.2 Dinteles Reforzados ...................................................................................................... 614.3.3 Muros Reforzados, Cargados en el Plano ..................................................................... 61

4.4 Diseo por Resistencia de Muros Reforzados, Cargados Fuera de Plano ............................ 624.4.1 Comportamiento Bsico ............................................................................................... 62


iii

4.4.2 Ancho Efectivo de Vigas-Columnas Embebidas en Muros ......................................... 624.4.3 Ejemplo 4.4.3: Diagrama de Interaccin (Resistencia) a Mano .................................. 634.4.4 Antecedentes: Diagrama de Interaccin (Resistencia) usando Hoja de Clculo ......... 664.4.5 Ejemplo 4.4.5: Diagrama de Interaccin (Resistencia) usando Hoja de Clculo ........ 694.4.6 Ejemplo de Diseo 4.4.6: Muro Portante Reforzado con Carga Axial Cntrica (Resistencia) ................................................................................................................................. 724.4.7 Ejemplo de Diseo 4.4.7: Muro Portante Reforzado con Carga Axial Excntrica (Resistencia) ................................................................................................................................. 734.4.8 Ejemplo de Diseo 4.4.8: Muro Portante Reforzado con Carga Axial Excntrica ms Carga fuera de Plano .................................................................................................................... 75

4.5 Extensin de los Conceptos Anteriores a la Mampostera con Aperturas: ........................... 784.6 Diseo de Dinteles Reforzados (Resistencia) ....................................................................... 80

4.6.1 Ejemplo de Diseo 4.6.1 de Dintel (Resistencia) ......................................................... 814.7 Diseo de Muros Cortantes Reforzados (Resistencia) ......................................................... 85

4.7.1 Antecedentes sobre el Diseo de Muros Cortantes (Resistencia)................................. 864.7.2 Refuerzo Mximo a Flexin por la Norma MSJC 2013 ............................................... 894.7.3 Ejemplo de Diseo 4.7.3: Diseo de un Muro Cortante de un Solo Nivel (Resistencia) 934.7.4 Ejemplo 4.7.4: Diseo de un Muro Cortante Reforzado de Unidades de Concreto (Resistencia) ................................................................................................................................. 954.7.5 Comentarios sobre el Diseo de Muros Cortantes ..................................................... 102

4.8 Reparto de Fuerzas Laterales Entre Muros Cortantes en Funcin de las Rigideces Relativas de los Diafragmas Horizontales y Verticales ................................................................................. 103

4.8.1 Comentarios Iniciales sobre la Distribucin de Fuerzas Laterales entre Muros Cortantes 1034.8.2 Clasificacin de Diafragmas Horizontales como Rgidos o Flexibles ................ 1044.8.3 Reparto de Cortes entre Muros en el Caso de Diafragmas Horizontales Rgidos: ..... 1044.8.4 Reparto de Cortes entre Muros en el Caso de Diafragmas Horizontales Flexibles: ... 1064.8.5 ltima Simplificacin Bordeando los dos Casos Lmites .......................................... 1064.8.6 Relacin entre Anlisis y Diseo de Diafragmas en el Caso de Diafragmas Flexibles de Entrepiso: .................................................................................................................................... 1064.8.7 Ejemplo de Anlisis 4.8.7 de Reparto de Cortes ........................................................ 1074.8.8 Ejemplo de Anlisis 4.8.8 de Reparto de Cortes ........................................................ 109

5. DISEO Y REHABILITACIN SSMICA DE LA MAMPOSTERA ............................. 1105.1 Repaso de la Dinmica Estructural ..................................................................................... 1105.2 Principios Bsicos del Diseo Sismo-Resistente ................................................................ 111

5.2.1 Estimar la Demanda ................................................................................................... 1115.2.2 Calcular la Respuesta ................................................................................................. 1125.2.3 Disear la Estructura .................................................................................................. 1135.2.4 Meta Fundamental del Diseo Ssmico ...................................................................... 117

5.3 Ejemplo de Diseo Ssmico 5.3 .......................................................................................... 1185.3.1 Clculo del Coeficiente Ssmico de Diseo ............................................................... 1185.3.2 Clculo de Fuerzas Ssmicas de Diseo ..................................................................... 1185.3.3 Reparto de las Fuerzas de Diseo en la Direccin Norte-Sur .................................... 1195.3.4 Diseo de Muros Cortantes NS .................................................................................. 1205.3.5 Diseo de Franjas Verticales en los Muros EO .......................................................... 1245.3.6 Comentarios sobre el Ejemplo de Diseo Ssmico 5.3 ............................................... 127


iv

5.4 Ejemplo de Diseo Ssmico 5.4 .......................................................................................... 1275.4.1 Clculo del Coeficiente Ssmico de Diseo ............................................................... 1285.4.2 Clculo de Acciones Ssmicas de Diseo ................................................................... 1285.4.3 Diseo Preliminar de un Muro Tpico Norte-Sur ....................................................... 1295.4.4 Comentarios sobre el Ejemplo de Diseo Ssmico 5.4 ............................................... 135

5.5 Sistemas Estructurales Sismo-Resistentes de Mampostera ............................................... 1375.6 Rehabilitacin Ssmica de la Mampostera Deficiente ....................................................... 137


v

LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 Sistema tpico de prtico con tabique de mampostera 6Figura 1.2 Bosquejo del proceso normativo en los EEUU de Amrica 8Figura 2.1 Flujo de fuerzas frente a cargas de gravedad 16Figura 2.2 Flujo de fuerzas frente a cargas laterales 16Figura 2.3 Punto de arranque para refuerzo 17Figura 2.4 Patrones de colocacin (aparejo) de unidades 20Figura 2.5 Tipos de muros de mampostera 21Figura 2.6 Construccin tpica de la mampostera armada 23Figura 2.7 Ejemplo del uso de refuerzo corrugado con unidades en hueco 42Figura 2.8 Refuerzo tipo alambre (escalerilla) 43Figura 2.9 Ejemplo del uso de malla en recubrimiento de losa de entrepiso 44Figura 2.10 Ejemplos del uso del refuerzo y conectores 45Figura 2.11 Arreglo tpico de botaguas y lagrimales 46Figura 2.12 Juntas tpicas de expansin 47Figura 2.13 Junta de control de fisuracin 47Figura 2.14 Punto de arranque para refuerzo 51Figura 2.15 Detalles tpicos entre cimentacin y muro 51Figura 2.16 Ejemplo del uso de malla en recubrimiento de losa de entrepiso 52Figura 2.17 Detalle entre muro y techo de madera 53Figura 3.1 Flujo de fuerzas frente a cargas de gravedad 54Figura 3.2 Flujo de fuerzas frente a cargas laterales 54Figura 3.3 Punto de arranque para refuerzo 55Figura 4.1 Ejemplos tpicos de vigas-columnas prcticas de la mampostera 62Figura 4.2 Diagrama de interaccin (resistencia, calculado a mano) para muro fuera del plano del

ejemplo 65Figura 4.3 Diagrama de interaccin (resistencia) usando hoja de clculo 70Figura 4.4 Planteamiento imposible de franjas verticales 78Figura 4.5 Planteamiento posible, con una combinacin de franjas horizontales y verticales 79Figura 4.6 Concepto de escoger suficiente nmero de hiladas para evitar el uso de refuerzo por

cortante 81Figura 4.7 Dintel por disearse 81Figura 4.8 Ubicacin de varillas en el dintel 85Figura 4.9 Muro cortante 86Figura 4.10 Ejemplo de Diseo 4.7.3 de muro cortante 93Figura 4.11 Flujo de fuerzas a los muros cortantes del Ejemplo 4.7.3 93Figura 4.12 Diagrama de interaccin para el muro del Ejemplo 4.7.4 98Figura 4.13 Estructura del Ejemplo 4.7.7 de reparto de cortes 107Figura 4.14 Momentos y cortes en el diafragma horizontal del Ejemplo 4.7.7 108Figura 4.15 Fuerzas de traccin y compresin en el diafragma horizontal 108Figura 4.16 Planteamiento de viga continua para una losa flexible 109Figura 5.1 Sistema de un solo grado de libertad 110Figura 5.2 Espectro de respuestas 110Figura 5.3 Ejemplos de excentricidad en planta 114Figura 5.4 Ejemplos indeseables de discontinuidad estructural en el sentido vertical 115Figura 5.5 Ejemplos de mecanismos favorables y desfavorables 115Figura 5.6 Explicacin de la patologa de la "columna corta 116


vi

Figura 5.7 Ejemplo de Diseo Smico 5.3 118Figura 5.8 Reparto de fuerzas de diseo en la direccin norte-sur 120Figura 5.9 Diagrama de interaccin en el plano para el muro del Ejemplo de Diseo Ssmico 5.3

121Figura 5.10 Diagrama de interaccin fuera del plano para el muro del Ejemplo de Diseo Ssmico

5.3 125Figura 5.11 Ejemplo de Diseo Ssmico 5.4 127Figura 5.12 Diagramas de corte y de momento volcante sobre lo alto de cada muro NS 129Figura 5.13 Diagrama de interaccin para el muro cortante del Ejemplo de Diseo Ssmico 5.4 131Figura 5.14 Ensayo de "empujn" 138Figura 5.15 Medidas de rehabilitacin ssmica de la mampostera deficiente 138


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LISTA DE TABLAS

Tabla 1.1 Opciones para el trato de la mampostera 2Tabla 2.1 Especificacin por proporcin del mortero de cemento y cal 28Tabla 2.2 Especificaciones por propiedad del mortero de cemento y cal 29Tabla 2.3 Especificacin por proporcin del mortero de cemento para mampostera 29Tabla 2.4 Especificacin por propiedad del mortero de cemento para mampostera 30Tabla 2.5 Especificacin por proporcin del concreto lquido 32Tabla 4.1 Resumen de pasos para el diseo de muros reforzados, cargados fuera del plano 60Tabla 4.2 Resumen de pasos para el diseo de dinteles reforzados 61Tabla 4.3 Resumen de pasos para el diseo de muros reforzados, cargados en el plano 61Tabla 4.4 Hoja de clculo para un muro de unidades slidas de arcilla, fuera del plano 71Tabla 4.5 Tamaos tpicos para refuerzo corrugado 84Tabla 4.6 Tamaos tpicos para refuerzo corrugado 97Tabla 4.7 Hoja de clculo para de interaccin para el muro del Ejemplo 4.7.4 99Tabla 5.1 Tamaos tpicos para refuerzo corrugado 121Tabla 5.2 Hoja de clculo para el diagrama de interaccin en el plano para el muro del Ejemplo de

Diseo Ssmico 5.3 122Tabla 5.3 Tamaos tpicos para refuerzo corrugado 124Tabla 5.4 Hoja de clculo para el diagrama de interaccin para el muro del Ejemplo de Diseo

Ssmico 5.3 126Tabla 5.5 Reparto de fuerzas laterales a lo alto de la estructura 128Tabla 5.6 Valores de corte y momento volcante sobre lo alto de cada muro NS 129Tabla 5.7 Tamaos tpicos para refuerzo corrugado 130Tabla 5.8 Hoja de clculo para el diagrama de interaccin para el muro del Ejemplo de Diseo

Ssmico 5.4 132Tabla 5.9 Comparacin de acciones mayoradas con capacidades de diseo para variantes en el

diseo ssmico del edificio de mltiples pisos 136


1

1. INTRODUCCIN

1.1 Reflexiones sobre el Elefante en el Cuarto del Lado

Por qu debemos estudiar la mampostera?

Hoy en da, muchos ingenieros piensan que se equivocan por el lado conservador, diseando los edificios como si fueran puros prticos, y luego poniendo mampostera. Tal creencia no podra ser ms errada. Aquel trato de la mampostera -- despreciarla en el diseo porque no la estimamos confiable, y pensar a la vez que va a ayudar al prtico -- es ilgico y hasta peligroso. Es como fingir no darse cuenta uno del elefante en el cuarto del lado. Las opciones para el trato de la mampostera, y sus probables consecuencias, se resumen en la Tabla 1.1.


2

Tabla 1.1 Opciones para el trato de la mampostera

Trato de la Mampostera Aislar la Mampostera No Hacer Nada (Tierra de

Nadie) Aprovechar la Mampostera

Ventajas Desventajas Ventajas Desventajas Ventajas Desventajas el edificio s trabaja como prtico

dadas las derivas contempladas, y los sellantes actuales, las brechas ssmicas son muy grandes (~ 12 cm).

el avestruz tambin se siente cmodo

grandes errores en cuanto a fuerzas inerciales

aprovecha la rigidez y resistencia de la mampostera

cuanta de muros de ms o menos el 2% en cada direccin de la estructura. Impone unas restricciones arquitectnicos

se puede usar mampostera de baja calidad

hay que resistir el peso y masa de la mampostera, sin aprovechar su rigidez y resistencia

econmico y familiar

grandes errores in cuanto al reparto interno de fuerzas inerciales

apoyo fuera de plano es simple

Se necesita mejor calidad en materiales

pocas restricciones arquitectnicas

habr que usar muros cortantes de concreto para controlar la deriva, o aguantar daos en sismos leves

colapso del edificio

muchos edificios pueden trabajar elsticamente en sismos leves y medianos, sin dao

apoyo fuera del plano necesita conectores especiales

inspeccin es convencional

difcil de inspeccionar

conceptos honestos de estructuracin

aislamiento especial contra incendio

Claramente, la opcin de aislar la mampostera, desperdicia su posible beneficio; y la opcin de no hacer nada puede ser peligrosa. Se nos queda solamente la opcin de aprovechar la mampostera. Esta es la premisa fundamental de este libro.


3

1.2 Antecedentes y Objetivos del Libro

Este libro se desarroll durante varios aos, en el proceso de dictar varios seminarios y cursos sobre el uso de la mampostera estructural en la Amrica Latina. Comenz como un juego de apuntes, y luego se puso en un formato ms formal. Se pretende usar como respaldo docente en la enseanza del diseo de la mampostera en varios pases de habla hispana. Su terminologa tcnica no sigue la jerga de ningn pas, pero se ha procurado que sea entendible en todos los pases. Muchas palabras de uso comn en la ingeniera estructural en ingls tienen mltiples traducciones en los diferentes pases latinos. Stress, por ejemplo, se traduce como esfuerzo en muchos pases, y como tensin en algunos. Masonry, por ejemplo, se traduce como mampostera en muchos pases, y como albailera en otros. En este libro, se usan las palabras esfuerzo y mampostera respectivamente, con el entendimiento que los lectores puedan sustituir palabras ms comunes localmente, al gusto. Su enfoque de diseo es el de los EEUU de Amrica, no con la suposicin ingenua y risible que tal enfoque se adoptara al pie de la letra por los pases latinos, sino con la esperanza de que fuera un recurso til en la actualizacin de las normas vigentes de mampostera en los diferentes pases en que se aplique. Sus unidades dimensionales siguen el sistema de kilogramos y centmetros, es decir, el viejo sistema mtrico. Si bien se usa el sistema SI en las universidades, se sigue usando el sistema MKS en la prctica, y este libro est dirigido a ste. Tal vez en el futuro, si el sistema SI se usa ms en la prctica, futuras ediciones de este libro estarn en unidades SI. Mientras tanto, los lectores que se sientan ms cmodos en SI pueden cambiar de valores mtricos a valores SI, dividiendo aquellos por diez en la mayora de los casos. El libro se basa en la norma MSJC (Masonry Standards Joint Committee, o Comit Conjunto sobre la Mampostera). Debido a que las normas tcnicas se desarrollan en los EEUU de Amrica, de una forma distinta a la que se usa en casi todos los dems pases del mundo, se incluye un resumen del proceso. En esta primera parte, se hace ms nfasis en muros tipo barrera en lugar de muros tipo drenaje, por ser aquellos los predominantes en la Amrica Latina. Tambin, se hace slo una mencin ligera del papel de las juntas por movimiento, pues estas casi no se usan all. La primera parte de este libro consiste en una exposicin de carcter bsico sobre la mampostera, seguida por un resumen del proceso de disear la mampostera simple, que no requiere ningn clculo estructural. El objetivo de la primera parte del curso que este libro acompaa, es que el estudiante pueda especificar correctamente ese tipo de estructura, y dar sus principales detalles. Tal estructura podra tener refuerzo por conveniencia, por receta, o para dormir bien. Sin embargo, este refuerzo no se calculara. La segunda parte de este libro consiste en una serie de explicaciones y ejemplos sobre el clculo estructural de diferentes elementos de mampostera, sin y con refuerzo, tanto por el enfoque de esfuerzos admisibles, como por el enfoque de resistencia. Se pone ms nfasis en la mampostera reforzada, y en el diseo por resistencia, porque estos son de ms utilidad que las dems opciones.


4

Finalmente, siendo el diseo ssmico un aspecto fundamental del diseo estructural en casi todos los pases latinos, se termina con ejemplos del diseo preliminar, contra sismos, de dos estructuras simples, una de un solo piso, y la otra de mltiples pisos. Estos ejemplos tienen como objetivo mostrar un diseo preliminar completo, y tambin hacer ver a los estudiantes que el diseo en mampostera pura, sin la muleta de prticos ficticios, s es prctico, factible, y econmico.

1.3 Uso Recomendado de este Libro

Este libro se recomienda usar como base principal para una serie de lecturas sobre la mampostera. Los estudiantes deben tener algunos conocimientos previos en el diseo por resistencia del concreto, pues esto facilita el diseo de la mampostera por el mismo enfoque.

1.3.1 Posible Juego de Objetivos Terminales para el Curso El juego de objetivos terminales para el curso del cual estos apuntes forman la base, podra ser el siguiente. 1) Conocer la nomenclatura, propiedades, y especificaciones de materiales, asociadas a cada

componente bsico de la mampostera (unidades, mortero, concreto lquido, y accesorios). 2) Conocer el comportamiento fundamental de la mampostera en torno a movimientos

diferenciales y permeabilidad de agua. 3) Disear estructuras sencillas de mampostera (las que no requieren ningn clculo estructural)

para lograr un desempeo satisfactorio en torno a movimientos diferenciales y permeabilidad de agua.

4) Realizar clculos estructurales para elementos de mampostera reforzados, tales como muros

portantes, dinteles, y muros cortantes. 5) Realizar el diseo preliminar de estructuras de mampostera contra cargas gravitacionales y

laterales, incluyendo cargas de sismo. 6) Realizar los pasos bsicos de la evaluacin y rehabilitacin de la mampostera deficiente.

1.3.2 Posibles Referencias para el Curso En su papel de base principal para un curso sobre mampostera, los estudiantes pueden ir a otras referencias tambin. La primera referencia es esencial, y es la norma MSJC misma, cuya ltima edicin es la siguiente:


5

TMS 402-13 / ACI 530-13 / ASCE 5-13 (Building Code Requirements for Masonry Structures) and TMS 602-13 / ACI 530.1-13 / ASCE 6-13 (Specifications for Masonry Structures), The Masonry Society, Longmont, Colorado; American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan; and American Society of Civil Engineers, Reston, Virginia, 2013.

Esta referencia se publica por las tres sociedades bajo derechos de autor, en los EEUU. En este libro, se reproducen pequeas partes de la norma MSJC para propsitos docentes. Sin embargo, el estudiante no debe proceder sin acceso a la norma completa. La segunda referencia es opcional, y podra ser cualquier libro de texto sobre mampostera. En mis propias clases, he usado de vez en cuando el siguiente:

Klingner, R. E., Masonry Structural Design, McGraw-Hill Professional, New York, ISBN 0-07-163830-X, February 2010, 560 pp.

Otras referencias tambin podrn servir, con tal de que sean modernas, y traten la mampostera en el marco del diseo moderno, y no en el marco del folclor. Para que el curso del cual este libro sirve de base principal no se acondicione a un solo libro de referencia, no se entra en ms detalles sobre exactamente cules secciones de cada referencia deben usarse con cules secciones de este libro. Sencillamente, se sugiere que el lector busque en el ndice de la referencia, los mismos tpicos que se tratan en cada seccin de este libro.

1.4 Relevancia de este Libro en el Mundo de la Mampostera Mala

Finalmente, antes de comenzar con la materia del curso mismo, vale hacerle frente en forma directa a una aseveracin esencial:

En muchos lugares, la calidad de la mampostera es absolutamente psima. Es pura chatarra. El ingeniero no debe ni puede contar con la mampostera.

Se responde a la aseveracin en mltiples niveles.

1.4.1 Rigidez Relativa de Mampostera y Prtico Primero, se invita al lector a estimar la rigidez en el plano de un sistema tpico de un prtico de concreto reforzado, con relleno (tabique) de mampostera, tal como se indica en la Figura 1.1.


6

Figura 1.1 Sistema tpico de prtico con tabique de mampostera La figura no indica un tabique parcial, sino la parte del tabique continuo, que pertenece como largo aferente con la columna que la rodea. Vamos a comparar la probable rigidez lateral del prtico, con la rigidez probable de la mampostera, suponiendo un rango razonable de resistencia de este. La rigidez lateral del prtico puede estimarse al lado alto despreciando completamente la flexibilidad de las vigas:

312

LIEPorticodelRigidez

donde L es la altura de la columna, y EI es su rigidez en flexin. Digamos que el mdulo de elasticidad del concreto sea Econcreto . La altura de la columna en este caso es de 2.5 m, y supongamos una seccin cuadrada con dimensiones de 60 cm.

concretoconcreto

Ecm

cmE

LIEPorticodelRigidez 829.0

250126012

123

44

3

La rigidez cortante del relleno (tabique) en el plano es la siguiente:

LAGTabiquedelRigidez '

6 m

2.5 m

3 m6 m

2.5 m

3 m


7

donde L es la altura del tabique (2.5 m), G es el mdulo cortante (el mdulo elstico del tabique, dividido por 2.5), y A es el rea efectiva de una seccin en planta del tabique (su largo aferente de 6 m, por un espesor supuesto de 15 cm. Entonces

amamposteriamamposteri E

cmcmcmE

LAGTabiquedelRigidez 4.14

25015600

5.2'

Suponiendo (como punto de referencia) que el mdulo de la mampostera es igual al del concreto, la razn de las rigideces respectivas del tabique y del prtico ser del (14.4 / 0.83), o 17.36. Es decir, el tabique es ms de 17 veces ms rgido que el prtico, y por lo tanto el tabique va a resistir casi todas las fuerzas laterales. Se podra argumentar que el mdulo del tabique sera menor que el del prtico. Pero suponiendo an que el mdulo del tabique es un cuarto del mdulo del prtico, el tabique todava resiste 17.36 dividido por 4, o ms de 4 veces la fuerza que resiste el prtico. Es decir, por mala que sea, la mampostera va a resistir an la mayora de las fuerzas laterales que se aplican a estructuras tipo prtico.

1.4.2 Papel de Norma y Especificaciones en Combinacin Luego, se invita al lector a considerar el papel de la norma y la especificacin en combinacin. La norma MSJC contiene las provisiones de diseo cmo calcular las cargas y las correspondientes acciones, cmo calcular las correspondientes resistencias, y cmo comparar las unas con las otras. La correspondiente especificacin MSJC se vincula con la norma mediante clusulas de ste. La especificacin obliga al diseador a tener un programa de aseguramiento de calidad, y obliga al contratista a cumplir con los materiales y con un nivel mnimo de mano de obra. Dependiendo de la importancia y enfoque de diseo de la obra, se exige, como parte del programa de aseguramiento de calidad, cierto nivel de inspeccin, el cual puede vara desde una simple verificacin de materiales para las obras ms sencillas, hasta una inspeccin continua para las obras ms crticas. El enfoque de la norma y la especificacin MSJC, en combinacin, es el de exigir al diseador cierto nivel mnimo de diseo, y a la vez exigir al contratista, cierto nivel mnimo de construccin. De esta manera, la mampostera en la obra tendr la calidad y confiabilidad deseada.

1.5 Repaso del Proceso Normativo en los EEUU de Amrica

Por cuanto el proceso en los EEUU de Amrica es distinto al de muchos otros pases del mundo, vale la pena repasarlo aqu, para que los lectores puedan poner la norma MSJC en el marco apropiado.


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En los EEUU de Amrica, segn la Constitucin de aquel pas, cada poder que no se asigne especficamente al gobierno federal, pasa por omisin a los estados. Por cuanto la Constitucin no asigna al gobierno federal el poder de desarrollar un cdigo de construcciones, este pasa a los estados. Debido a que las constituciones estatales rara vez asignan tal poder a los estados tampoco, tal poder finalmente pasa a los condados y municipios. Puesto que estos generalmente no tienen los recursos humanos ni financieros como para desarrollar un cdigo, nuestro pas ha recurrido a un sistema a travs del cual organizaciones tcnicas (como el ACI, el ASCE, el TMS, el . . .) desarrollan documentos de consenso (ver abajo), los cdigos modelos los citan, y las entidades locales gubernamentales dan personera legal a los cdigos modelos, adoptndolos oficialmente. El proceso se muestra esquemticamente en la Figura 1.2. En la figura, el ACI es la American Concrete Institute; el ASCE es la American Society of Civil Engineers; y el TMS es The Masonry Society.

Otra fuente indirecta de provisiones tcnicas es el documento de recursos del Federal Emergency Management Agency (FEMA), del gobierno federal estadounidense, mediante el programa National Earthquake Hazard Reduction Program (NEHRP). Despus del sismo de San Fernando (por Los ngeles) de 1971, el gobierno federal decidi ayudar al proceso normativo, desarrollando una serie de provisiones que podran usarse, tanto por organizaciones tcnicas, como por organizaciones de cdigos modelos. El fruto de este esfuerzo es el documento pre-normativo NEHRP.

Figura 1.2 Bosquejo del proceso normativo en los EEUU de Amrica En los EEUU, los cdigos modelos se mantienen, se publican y se venden por organizaciones de cdigos modelos (normalmente, pero no universalmente, compuestos de oficiales de construccin). Esos oficiales claramente tienen influencia sobre el contenido de los cdigos modelos. Pero sera justo decir, en trminos amplios, que la mayora del contenido tcnico de los cdigos modelos viene

NORMAS SOBRE MAMPOSTERIA EN LOS EEUU

OrganizacionesTecnicas

ACI ASCETMS

MSJC

Organizaciones deCodigos Modelos

Norma de Construcciones(fuerza legal)

(contrato entre la sociedad y el ingeniero)

(adoptado por autoridades locales gubernamentales)

NCMA, BIA, PCA

ICC(International

Building Code)

NEHRP

ASTM

Especificacionessobre

Materiales(parte del

contrato entreel dueno y elcontratista)

proceso ANSI (balance de intereses, balotas por escrito, resolucion de Negativos, comentario publico)

MSJC

ICBO(Uniform

Building Code)

(viejos)(moderno)

SBCC(Standard

Building Code)

BOCA(Basic

Building Code)


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no de los oficiales mismos, sino de las organizaciones tcnicas (ACI, ASCE, TMS, SEAOC) que desarrollan las clusulas mismas. Por ejemplo, el UBC (del ICBO) derivaba la mayora de su contenido tcnico de una combinacin de organizaciones tcnicas nacionales, y la SEAOC (Structural Engineers Association of California). Las organizaciones de cdigos modelos en los EEUU se encargan principalmente de redactar y publicar los cdigos modelos con base en clusulas producidas por otros. Luego de adoptarse oficialmente en cierto lugar un cdigo modelo particular, la organizacin correspondiente se encarga de interpretarlo y exigir su cumplimiento. Para asegurar que intereses creados no se apoderen del proceso, imponiendo as sus puntos de vista al perjuicio del pblico o de la competencia, cada ente tcnico tiene que funcionar mediante un proceso aprobado por el American National Standards Institute (ANSI), que incorpore los siguientes aspectos: o Membreca abierta, o controlada de una forma abierta y aprobada por el ANSI o Balance de intereses votantes o Balotas por escrito o Resolucin de votos en negativo o Comentario pblico. Entre esos aspectos, cabe mencionar que la resolucin de votos en negativo quiere decir que el comit entero tiene que dictar sobre la validez de un voto en contra. Un voto en contra, bien fundamentado y expresado, puede cambiar el parecer del comit entero. Los cdigos modelos son publicados por entes con fines de lucro. Cuando cualquier ciudad cita el cdigo modelo UBC, por ejemplo, el publicador de ese cdigo, que es en este caso el ICBO, adquiere ganancias sobre la venta de cdigos. En los ltimos aos, las tres viejas organizaciones de cdigos modelos (el ICBO, el Southern Building Code Congress, y el Building Officials and Code Administrators) se han aliado para producir un cdigo modelo unificado, el International Building Code (IBC). La primera edicin fue el IBC 2000 y va a actualizarse en intervalos de 3 aos. En los ltimos aos, este sueo se ha hecho realidad. Comenzando en el ao 2003, el cdigo IBC se refiere esencialmente a la norma MSJC. Es decir, el cdigo IBC 2012 se refiere a la norma MSJC 2011; el cdigo IBC 2015 se va a referir a la norma MSJC 2013; y as en adelante. Va a haber, entonces, una cadena de referencias normativas sobre la mampostera, desde la norma MSJC, por el cdigo modelo IBC, hasta las leyes locales. La norma MSJC ser el nico juego de normas de referencia sobre el diseo de la mampostera en los EEUU de Amrica. Hay una pequea nube en el horizonte. Idealmente, el proceso anteriormente descrito debiera haber conducido a un cdigo unificado. En la undcima hora, otra organizacin, la National Fire Protection Association, decidi desarrollar su propio cdigo modelo, por una combinacin de razones tcnicas y polticas. Se espera que esta situacin se resuelva con un solo cdigo modelo. Pero de todos modos, s existe otro cdigo modelo adems del IBC, aquel otro cdigo se va a referir tambin a la norma MSJC. Por esta razn, el estudio de la norma MSJC es de relevancia para todo diseo de mampostera en los EEUU.


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1.5.1 ltimos Adelantos de la Norma MSJC La ltima edicin (2013) de la norma MSJC incluye varios adelantos. En esta seccin se explican los principales adelantos. Luego, se plantea la posible relevancia de algunos, en el proceso normativo latinoamericano. 1) Armonizacin seguida de diseo por resistencia y diseo por esfuerzos admisibles El diseo por resistencia no es una novedad en las normas estadounidenses sobre

mampostera, habiendo formado parte de la norma MSJC desde el 2002. La norma MSJC desglosa elementos de mampostera como no reforzados o reforzados, segn la intencin de diseo. La mampostera no reforzada se disea despreciando la posible resistencia del refuerzo, y contando con la resistencia a la traccin por flexin de la mampostera misma. No obstante, en este enfoque de diseo, la mampostera no reforzada puede tener refuerzo por receta. La mampostera reforzada se disea en contraste, despreciando la resistencia a la traccin por flexin de la mampostera y contando solamente con la resistencia del refuerzo para resistir esfuerzos de traccin provenientes de combinaciones de momento y carga axial.

El diseo por resistencia de la mampostera no reforzada, esencialmente produce los mismos

resultados que se obtendran en el diseo por esfuerzos admisibles. Para lograr este objetivo se ajustan las combinaciones de esfuerzos mximos que se usan para calcular la capacidad nominal y los factores de disminucin que se usan para reducir la capacidad nominal a la capacidad de diseo. La resistencia nominal se calcula en trminos de esfuerzos linealmente distribuidos por la profundidad del elemento.

El diseo por resistencia de la mampostera reforzada se asemeja al diseo por resistencia del

concreto reforzado. La resistencia a combinaciones de momento flector y carga axial, se calcula con base en el acero en traccin en cedencia y un bloque compresivo de la forma de un rectngulo equivalente. La resistencia al corte se calcula con base en alguna resistencia proveniente de la mampostera misma, ms alguna resistencia proveniente del refuerzo cortante.

Desde la introduccin del diseo por resistencia en el 2002, se ha seguido el proceso de

armonizacin entre el diseo por resistencia y el diseo por esfuerzos admisibles, para lograr semejanza de diseos producidos por los dos enfoques.

2) Refinamiento seguido de requisitos sobre diseo ssmico Adems de exigir que la resistencia de elementos de mampostera exceda las acciones

ssmicas impuestas sobre ellos, la norma MSJC exige un nivel mnimo de detallado (cuanta mnima y espacio mximo), que asciende segn el riesgo ssmico asociado a la ubicacin geogrfica de la estructura, y el valor del factor, R, que reduce las fuerzas elsticas por sismo. En la ltima edicin de la norma MSJC, las categoras de riesgo ssmico se han actualizado de conformidad con los ltimos mapas nacionales.


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3) Mampostera de concreto celular curado en autoclave Comenzando con la edicin 2005 de la norma MSJC, se introdujo un apndice para el diseo

por resistencia de mampostera de concreto celular curado en autoclave (AAC, por sus siglas en ingls). En la edicin 2013 de la norma, las provisiones actualizadas estn en el Captulo 11.

4) Tabiques de mampostera Comenzando con la edicin 2011 de la norma MSJC, se introdujo un apndice para el anlisis

y diseo por resistencia de tabiques de mampostera. En la edicin 2013 de la norma, las provisiones actualizadas estn en el Apndice B.

5) Diseo lmite contra sismos Comenzando con la edicin 2013 de la norma MSJC, se introdujo un Apndice C que permite

al diseador distribuir las fuerzas ssmicas de diseo calculadas por el ASCE7-10, segn un mecanismo plstico.

6) Diseo emprico Comenzando con la edicin 2013 de la norma MSJC, la mayora del viejo diseo emprico

pas al Apndice A, como parte del proceso hacia su eventual desaparicin. Una parte del viejo diseo emprico se preserva en el Captulo 14 (divisorios), pero con mayor seguridad que antes.

7) Reformateo Comenzando con la edicin 2013 de la norma MSJC, se ha reformateado toda la norma, con

los objetivos de ordenar mejor los tpicos, y simplificar las actualizaciones futuras.

1.5.2 Actualizaciones del Comit Normativo EEUU sobre Mampostera Comenzando en el ao 2011, The Masonry Society (TMS) asumi el papel lder de las tres organizaciones tcnicas que patrocinan el comit MSJC, siendo las otras el ACI y el ASCE. La edicin 2013 de la norma MSJC ser la ltima edicin con patrocinio de las tres organizaciones. Comenzando en el ao 2014, el comit normativo sobre mampostera est bajo el patrocinio nico de The Masonry Society (TMS), y cambiar de nombre al Comit TMS 402. Comenzando con la edicin 2016, la norma sobre mampostera EEUU se llamar la Norma TMS 402, por el nombre del comit segn la nomenclatura TMS.


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1.5.3 Enfoque de la Norma MSJC sobre el Comportamiento Bsico de la Mampostera

La mampostera es un material compuesto, que incluye unidades, mortero de pega, mortero de relleno, y materiales accesorios. Debido a esta naturaleza compuesta, su comportamiento estructural es complejo. A travs del anlisis con elementos finitos no lineales, incluyendo tanto el comportamiento de los materiales y de las relaciones de la interfaz entre ellos, se puede analizar el comportamiento carga deformacin de los elementos de mampostera. Sin embargo, para el diseo, este enfoque no es prctico ni necesario. Para propsitos de diseo, la mampostera puede idealizarse como material istropo, con comportamiento no lineal de esfuerzo deformacin unitaria. Su capacidad en compresin se gobierna por el aplastamiento (tal vez en forma compleja), y su capacidad en traccin, por la resistencia por adherencia entre unidades y mortero. La resistencia de la mampostera al aplastamiento puede evaluarse mediante ensayos compresivos sobre prismas (muretes) de mampostera. El diseo de elementos de mampostera se basa en una resistencia compresiva especificada de la mampostera, fm, cuyo papel es anlogo al de la resistencia compresiva especificada del concreto, fc en el diseo de concreto. La resistencia compresiva especificada de la mampostera es la base del diseo, y forma parte del contrato de construccin. Tal contrato requiere verificacin que la mampostera cumpla con la resistencia compresiva especificada, mediante ensayos compresivos de prismas de mampostera, o mediante relaciones conservadoras usando las resistencias compresivas de las unidades, y el tipo de mortero. Estos se incluyen en la norma y especificacin MSJC. Elementos de mampostera que necesitan clculo estructural se disean usando la resistencia compresiva especificada (verificada como se nota arriba), y resistencias prescritas de traccin flectora, con base en amplia investigacin experimental.

1.5.4 Posible Relevancia de la Norma MSJC, al Proceso Normativo en Latinoamrica Como se ha aludido anteriormente, una norma sobre el diseo de la mampostera, por buena que sea en su propio medio, no debe aplicarse textualmente en otro medio. La norma MSJC representa un punto til de partida en el diseo estructural de elementos de mampostera, para los pases de Latinoamrica. Entre los puntos ms relevantes de la norma MSJC para la mampostera latinoamericana, se incluyen los siguientes: 1) Para el diseo estructural en general, es necesario incluir la mampostera en el diseo

estructural, o aislarla debidamente del sistema estructural. No es aceptable disear la estructura como prtico, despreciando los efectos de la mampostera. Dado que la mampostera no es capaz de aislarse por s misma de la estructura para satisfacer las hiptesis del diseador, va a contribuir a la respuesta de la estructura segn su rigidez relativa. Es fcil mostrar que casi cualquier elemento no estructural de mampostera, incluyendo la mampostera mal construida, es mucho ms rgido que el prtico tpico.


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2) Es posible y prctico desarrollar estructuras de mampostera formadas de muros portantes de

mampostera, sin elementos tipo prtico. 3) Aunque en los EEUU de Amrica casi no se usa la mampostera confinada (es decir, paneles

de mampostera no reforzada, ligados por elementos confinantes de concreto reforzado), es sensato pensar que su comportamiento debe ser esencialmente similar al de la mampostera reforzada.

4) Los muros cortantes de mampostera pueden lograr cierta ductilidad, aunque no es factible

poner estribos cerrados en sus talones compresivos. La ductilidad se logra mediante un control estricto de la cuanta mxima de refuerzo longitudinal, en funcin de la carga axial en el muro. No es necesario proveerle elementos de borde a los muros cortantes de mampostera.

Las funciones posibles que pueden cumplir los elementos de borde, y an la existencia misma

de ellos, pueden mirarse desde varios puntos de vista. Primero que todo, cabe decir que no son esenciales. El raciocinio original tras los elementos de borde, fue el de confinar (comprimir) las fibras extremas compresivas en los muros, hacindolas capaces de aguantar mayores deformaciones unitarias. El necesitar o no los elementos de borde, depende de la demanda de curvatura en las secciones donde se piensan formar rtulas plsticas.

Si uno estima que un muro de mampostera tiene que resistir los efectos de deformaciones

inelsticas, hasta ductilidades consistentes con la reduccin que se haya supuesto de las fuerzas elsticas a las fuerzas de diseo, habr que disear la rtula plstica en la base del muro, para desarrollar una ductilidad de curvatura de entre 2 y 4. Por consiguiente, la correspondiente ductilidad de deformacin unitaria en el acero debe ser del mismo orden. Se puede plantear, entonces, un gradiente crtico de 2 a 4 veces la deformacin de cedencia en la fibra extrema en traccin, hasta la mxima deformacin til en la mampostera, es decir, de 0.0025 (mampostera de concreto) o de 0.0035 (mampostera de arcilla).

Para tales casos, es preferible distribuir las varillas verticales (es decir, flectores)

uniformemente a lo largo de la seccin en planta, pues as se logra ms facilidad constructiva, menos congestionamiento de refuerzo en los extremos, y ms compresin en el bloque compresivo, reduciendo as la tendencia hacia falla por corte deslizante.

Si la fibra extrema del muro tiene que resistir deformaciones unitarias mayores del 0.003 (por ejemplo, en el caso de un muro de concreto reforzado, diseado para derivas de ms del 0.01), entonces ser necesario proveerle medios de confinamiento, tales como estribos cerrados (en el caso de concreto reforzado) o platinas (en el caso de mampostera). Puesto que las platinas son costosas y difciles de instalar, la opcin preferible sera la de disear la mampostera para ductilidades de curvatura no mayores de 2 a 4, lo cual normalmente es factible en estructuras de mampostera.


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Adems de estas observaciones estructurales, cabe notar que el uso de elementos de borde exagerados, puede conducir a un comportamiento en el cual la falla del muro se gobierna por aplastamiento de diagonal compresivo, o por corte en el alma del muro. Ninguno de estos es deseable.

5) Principalmente por razones histricas y constructivas, los sistemas de prticos con tabiques

no se usan en la mampostera moderna en los EEUU. Estructuralmente, los prticos entabicados representan un extremo de la gama de muros cortantes, en el cual por delgadez del alma del muro, la falla se gobierna o por aplastamiento de una riostra diagonal, o por deslizamiento de una junta horizontal de la diagonal. Tal falla puede, al principio, presentar aspectos beneficiosos, como la posibilidad de buena disipacin de energa mediante el deterioro lento de la mampostera del alma. Sin embargo, es absolutamente indeseable, pues conlleva a un mecanismo de un solo piso, que tiende a concentrar la demanda de deriva en el piso donde la tabiquera falla. Esencialmente, la deriva local se hace la deriva global, multiplicada por el nmero de pisos que tenga la estructura. Es casi imposible disear columnas para aguantar esas derivas en forma alternante. Finalmente, hay que tener en cuenta el corte local que se produce en las columnas por el componente horizontal de la compresin en los diagonales compresivos. La combinacin de demanda elevada de deformaciones inelsticas en las columnas, con demanda elevada de corte, sobrepasa la capacidad prctica de las columnas. Comenzando con la edicin 2011, la norma MSJC incluye un apndice sobre el diseo de tabiques.


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2. ESPECIFICACIN Y DISEO DE ESTRUCTURAS DE MAMPOSTERA SIN

CLCULO ESTRUCTURAL

2.1 Introduccin

De todos los materiales constructivos de los cuales la humanidad dispone, el ms esencial es la mampostera. Se ha usado por ms de diez milenios, comenzando con la mampostera de adobe del Medio

Oriente, hasta la moderna mampostera portante. Se ha usado para una gama sin precedentes de estructuras, incluyndose muros, torres,

puentes, castillos, bvedas, vigas, techos, y columnas. Se ha usado para plasmar una variedad inslita de formas arquitectnicas. Hoy en da, el 90% de la poblacin del mundo vive en estructuras de mampostera. Sin embargo, casi nunca se estudia. Las razones posibles incluyen:

La mampostera muchas veces se desprecia desde el punto de vista estructural. Se ve slo

como elemento arquitectnico. La mampostera muchas veces se construye en forma chueca, con mala mano de obra. La mampostera muchas veces se construye con malos materiales, con especificaciones nulas

o mal escritas. Las normas estructurales a veces no tratan la mampostera como material estructural. Se notar que las razones arriba mencionadas son circulares, en el sentido que cada una de las cuales tiende a disminuir ms an, el uso estructural de la mampostera. Sin embargo, hay tambin una contra-tendencia hacia un uso ms eficiente de materiales. En este curso, esperamos aprovechar tal contra-tendencia, y as poder servir mejor al cliente y a la sociedad en general, y a la vez alcanzar las metas gemelas de buen trabajo y ganancia razonable.


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2.2 Comportamiento Bsico de las Estructuras Tipo Caja de Mampostera

Las estructuras tipo caja de mampostera estn sujetas a cargas de gravedad y cargas laterales. Las cargas de gravedad se transfieren del sistema de techo a los muros. Los muros no portantes resisten cargas gravitacionales debidas solamente a su propio peso; los muros portantes resisten las cargas del techo o de entrepiso, en adicin a su propio peso. Para un sistema de techo que van en una sola direccin, un juego de muros son muros no portantes, y el otro, muros portantes. En todo caso, las cargas verticales en los muros pueden visualizarse como resistidas por franjas verticales, como se muestra en la Figura 2.1.

Figura 2.1 Flujo de fuerzas frente a cargas de gravedad

El hecho de que los muros pueden considerarse como una serie de franjas independientes verticales, apoyadas en el nivel de cimentacin y en el nivel del techo, implica la accin de la estructura contra solicitaciones laterales que se muestra en la Figura 2.2.

Figura 2.2 Flujo de fuerzas frente a cargas laterales

o Los muros que van perpendiculares a las cargas tienen que pasar estas al nivel de la

cimentacin y al nivel del techo. o El techo tiene que actuar como diafragma horizontal, pasando las fuerzas a los muros que van

paralelos a las cargas.

franja vertical

muro portantemuro no portante

muro portante

muro no portante

franja vertical

muro portantemuro no portante

muro portante

muro no portante

franja vertical


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o Los muros que van paralelos a las cargas tienen que sostener horizontalmente al diafragma de

techo, pasando las cargas a la cimentacin. Es decir, tienen que actuar como muros cortantes. En el resto de este captulo, vamos a tratar el diseo de tales muros. Veremos que en casi todos los casos, el diseo mismo es muy sencillo, pues hay suficiente mampostera para que los esfuerzos sean sumamente bajos. Primero vamos a tratar los muros cargados por combinaciones de carga vertical y carga lateral perpendicular a su plano; y despus vamos a tratar los muros cargados por combinaciones de carga vertical y carga lateral en su plano (muros cortantes).

PREMISA FUNDAMENTAL DE DISEO Las estructuras tipo muro se componen solamente de muros de mampostera.

NO HAY COLUMNAS NI VIGAS TIPO PRTICO DE ACERO O CONCRETO.

Las cargas laterales de viento o sismo se presumen a actuar separadamente en cada direccin principal de la planta. Dependiendo de la direccin en la cual acten, los muros pueden ser muros portantes, o muros cortantes.

2.3 Punto de Arranque para Refuerzo

Aunque cada caso es distinto, se puede usar como punto de arranque, el arreglo de refuerzo que se muestra en la Figura 2.3. Los tamaos y nmero de varillas pueden refinarse segn los clculos de las secciones siguientes.

Figura 2.3 Punto de arranque para refuerzo

(example of direction of bearing) refuerzo vertical que consiste en varillas #4 en lasesquinas, jambas e intervalos de unos 1.60 metros

refuerzo horizontal de 2 varillas #4 en soleras en la terminacion de los muros, y sobre y bajo aperturas

aumentar refuerzo horizontal a 2 varillas de #5 sobreaperturas con luz > 2 metros

(example of direction of bearing)ejemplo de direccion de accion(example of direction of bearing) refuerzo vertical que consiste en varillas #4 en lasesquinas, jambas e intervalos de unos 1.60 metros

refuerzo horizontal de 2 varillas #4 en soleras en la terminacion de los muros, y sobre y bajo aperturas

aumentar refuerzo horizontal a 2 varillas de #5 sobreaperturas con luz > 2 metros

(example of direction of bearing)ejemplo de direccion de accion


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2.4 Elementos Bsicos de la Mampostera

Los elementos bsicos de la mampostera son: o unidades; o mortero (mortero de pega); o concreto lquido (mortero de relleno); y o accesorios. A continuacin, se describe cada uno de estos.

2.4.1 Unidades Las unidades comprenden las unidades de arcilla cocida, y las unidades de concreto. Se describen en ms detalle abajo.

2.4.2 Mortero Hay dos variedades principales de mortero para mampostera: o Mortero de Cemento y Cal (varias proporciones de cemento, cal hidratada, y arena). El

cemento puede ser prtland, puzolnico, o de escoria de alto horno. Puede dosificarse a mano, o automticamente usando material de silos.

o Mortero de Cemento para Mampostera (varias proporciones de cemento para

mampostera y arena). El cemento para mampostera (masonry cement) se fabrica y distribuye por algunas compaas abastecedoras de cemento. Sus ingredientes y dosificacin varan entre fabricantes. No tienen que divulgarse, y normalmente no se divulgan. En general se compone de cemento (Prtland, puzolnico, o de escoria de alto horno), carbonato de calcio finamente molido (que acta primeramente como ingrediente inerte), y aditivos aireadores, aditivos retenedores de agua, y aditivos fluidificantes. Puede tener cal hidratada, pero normalmente no la tiene. Es de menos uso en la Amrica Latina, que en los EEUU.

2.4.3 Concreto Lquido El concreto lquido (grout, o mortero de relleno) es una mezcla fluida de cemento, agua, y gravilla (agregado de tamao mediano). Puede usarse para llenar algunos o todos los vacos en unidades con huecos, o entre las hojas con unidades slidas.


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2.4.4 Accesorios Los accesorios comprenden: o Refuerzo o Conectores (acero galvanizado o inoxidable) o Sellantes Para juntas de expansin (mampostera de arcilla cocida) Para juntas de control de agrietamiento (mampostera de concreto) Para juntas constructivas o Botaguas (bota-aguas, o goteras) o Capas Protectoras pinturas capas impermeabilizantes

2.5 Uso de Unidades En Elementos Arquitectnicos o Estructurales

2.5.1 Dimensiones Las dimensiones de unidades de mampostera tpicamente se dan en trminos de (espesor por altura por largo). Hay tres juegos de dimensiones a que se refieren: Dimensiones nominales: las distancias ocupadas por la unidad, ms la mitad del espesor de la

junta en cada lado Dimensiones especificadas: las dimensiones tericas de las unidades mismas; es decir, las

dimensiones nominales, menos la mitad del espesor de las juntas Dimensiones reales: las dimensiones medidas de las unidades

2.5.2 Patrones de Colocacin (Aparejo) Los patrones de colocacin se muestran en la Figura 2.4:


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Figura 2.4 Patrones de colocacin (aparejo) de unidades

2.5.3 Tipos de Muro En la Figura 2.5 en la prxima pgina, se ven ejemplos de los principales tipos de

muros de mampostera:

muro de barrera resiste la penetracin del agua primeramente por su espesor puede tener una o mltiples hojas muros de barrera de mltiples hojas pueden conectarse por junta de entrehojas o por unidades puestas a escuadras al plano del muro

muro tipo drenaje resiste la penetracin del agua por una combinacin de espesor y detalles de drenaje los detalles de drenaje incluyen un hueco entra las hojas, con espesor 5 cm, botaguas, y lagrimales puede ser una fachada de ladrillos sobre respaldo de bloques puede ser una fachada de ladrillos sobre respaldo de acero formado en fro

normal (trabado, cuatropeado) aparejo apilado (de petaca), , aparejo , , normal (trabado, cuatropeado) aparejo apilado (de petaca), , aparejo , ,


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Figura 2.5 Tipos de muros de mampostera

Muro Tipo Barrerade Una Hoja

Muro Compuestocon Junta Llena

Muro a hueco(fachada deladrillossobre respaldo debloques

Junta paraexpansioncon empaque

amarres amarres

Muro a hueco(fachada de ladrillossobre respaldode aceroformado en frio

Botaguas,lagrimales


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2.5.4 Resumen de la Historia del Uso de la Mampostera en los EEUU En los EEUU, antes de los aos 30 del siglo XX, se usaba la mampostera no reforzada al igual que en muchos otros pases. Tena diafragmas horizontales de madera, muros portantes de mltiples hojas y problemas inherentes a la falta de estructuracin, mala calidad de materiales y mal control de mano de obra. Mostraba psimo comportamiento ssmico. En pocas palabras, mostraba todos los defectos estructurales que ha mostrado la mampostera tradicional. Todo cambi en 1933, con el sismo de Long Beach, unos 100 km hacia el norte de Los ngeles en la costa de California. A causa del colapso de varios edificios escolares en mampostera tradicional, se murieron decenas de escolares. La legislatura del estado de California reaccion casi en forma inmediata, aboliendo el uso de la mampostera tradicional en el estado, mediante el Field Act, un proyecto de ley nombrado as por su redactor. Cuatro aos despus, en 1937, la industria de la construccin en California, tratando de salvarse y a la vez responder a las necesidades de la poblacin creciente de all, propuso a los oficiales de la construccin, los trminos bajo los cuales podra entrar nuevamente en el mercado. Se sugiri una nueva forma de mampostera, que mimetizara la prctica de aquel entonces sobre muros de concreto armado (Figura 2.6). Tendra unidades huecas, al principio solamente de concreto, y luego de arcilla cocida. Tendra una integridad global mediante el uso de mortero de relleno (concreto lquido) en todas las celdas de las unidades. Tendra cuantas de refuerzo corrugado, puestas verticalmente en celdas y horizontalmente en hiladas de unidades de alma recortada, que se semejaban a las cuantas requeridas para los muros cortantes del concreto armado de aquel entonces. Por cuanto eso tampoco se exiga a los muros de concreto, no se le exigi a la nueva mampostera reforzada ningn detallado especial.


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Figura 2.6 Construccin tpica de la mampostera armada

Con el tiempo, la prctica de la mampostera armada se ha extendido por todos los EEUU. La mampostera armada ha funcionado muy bien en varios sismos fuertes. Los pocos problemas que han surgido pueden atribuirse a fallas constructivas, tales como vacos en el mortero de relleno (concreto lquido), las cuales pueden evitarse mediante una debida inspeccin. Con las unidades slidas, es ms difcil usar la mampostera armada, pues hay que poner el refuerzo en juntas entre hojas. En los EEUU, casi no se usa la mampostera confinada, con elementos horizontales y verticales de concreto reforzado, entre paneles de mampostera no armada, de unidades slidas.

2.6 Bosquejo de la Industria de la Mampostera

1) A diferencia de las industrias del acero o del concreto, ningn segmento de la industria de la

mampostera produce un componente terminado. Todos los productos tienen que ensamblarse.

2) Dada la dificultad de asignar una responsabilidad clara para el producto final, es preciso

describir (a veces en detalle) los sub-productos (unidades, mortero, concreto lquido, accesorios). En la industria de la mampostera, esto se hace mediante especificaciones estndar para sub-productos, y mtodos de muestrear y ensayar los subproductos. En los EE UU, tales documentos normalmente se desarrollan por la American Society for Testing and Materials (ASTM). En varios pases de la Amrica Latina, se han desarrollado

mortero de relleno

refuerzo deacero

unidades deconcreto de arcilla

cocida

mortero de pega

mortero de relleno

mortero de relleno

refuerzo deacero

unidades deconcreto ode arcilla

cocida

mortero de pega

mortero de relleno

mortero de relleno

refuerzo deacero

unidades deconcreto de arcilla

cocida

mortero de pega

mortero de relleno

mortero de relleno

refuerzo deacero

unidades deconcreto ode arcilla

cocida

mortero de pega

mortero de relleno


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especificaciones semejantes. Para que estos apuntes sean aplicables a varios pases latinos, no se mencionan las especificaciones de cada pas, sino solamente las especificaciones EEUU.

2.7 Mortero para Mampostera (Mortero de Pega)

El mortero para mampostera separa las unidades, y a la vez las une. NOTA: Este juego de apuntes parte ligeramente de la prctica latinoamericana de usar la misma

palabra (mortero) tanto para el mortero de pega, y el mortero de relleno, pues los dos materiales son completamente distintos, y no deben confundirse.

Segn las especificaciones EEUU para el mortero de pega, hay que escoger bsicamente tres cosas: el sistema cementante; el tipo de mortero; y el control por proporcin verso propiedad. El sistema cementante puede ser de cemento prtland y cal, o de cemento para mampostera. En cada sistema cementante, se puede especificar varios tipos de mortero, los cuales se describen a continuacin. Finalmente, en cada combinacin de sistema cementante y tipo de mortero, se puede especificar por proporcin (receta), o por propiedad. Estas opciones se describen tambin a continuacin.

2.7.1 Introduccin a la Qumica de Mortero Mortero de Cal y Arena: Desde los romanos, se ha hecho mortero para mampostera usando una mezcla de cal y arena. Primero, se calienta (es decir, se calcina) piedra caliza (carbonato de calcio) para producir la cal viva (xido de calcio): piedra caliza + calor = xido de calcio + dixido de carbono (cal viva) CaCO3 = CaO + CO2 Para formar el mortero, se mezcla la cal viva con agua para producir la cal hidratada, soltndose a la vez cantidades considerables de calor: xido de calcio + agua = hidrxido de calcio + calor (cal viva) (cal hidratada) CaO + H2O = Ca(OH)2 + calor


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Finalmente, contacto con la intemperie convierte el hidrxido de calcio al carbonato de calcio. Esta reaccin tiene lugar sobre varios aos: hidrxido de calcio + aire = carbonato de calcio + agua (cal hidratada) (dixido de carbono) (piedra caliza) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O Este variedad de mortero es la base del famoso cal y canto de la poca colonial en Latinoamrica. Cementos Hidrulicos: Los cementos hidrulicos se endurecen como resultado con una reaccin qumica entre minerales con agua. Los cementos hidrulicos han sido usados desde tiempos prehistricos. Incluyen a los cementos puzolnicos y al cemento Portland. La cal hidratada no es un cemento hidrulico, pues el ltimo paso en su proceso de endurecimiento (la conversin del hidrxido de calcio al carbonato de calcio) ocurre solamente en presencia de aire. Cementos puzolnicos: Estos fueron descubiertos por los griegos. La palabra puzolana viene de un sitio en Italia (Pozzoli, cerca del volcn Vesubio) donde estos minerales fueron encontrados y usados por los romanos. Una puzolana posee pocas o ningunas propiedades cementantes por s sola, sino reacciona con hidrxido de calcio y agua para formar compuestos cementantes. Por ejemplo: Puzolana natural: SiO2 XH2O (cuarzo) Cuando esto se mezcla con la cal hidratada (hidrxido de calcio, o Ca(OH)2 ), la siguiente reaccin ocurre: SiO2 XH2O + Ca(OH)2 = Ca1-3SiO3 H20 (silicato de calcio, un cemento natural) Cemento Yeso: El yeso reacciona con el agua mucho ms rpidamente que la cal o las puzolanas. El yeso puro fragua en unos 5 minutos. El yeso comercial fragua en unos 45 minutos porque contiene retardantes. La piedra yeso se calcina igual que la piedra caliza, pero necesita menos energa: (piedra yeso) (yeso) CaSO4 2H2O + calor = CaSOH4 1/2H2O + 3/2 H2O


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Cuando se aade agua al yeso, revierte a su estado original: (yeso) (piedra yeso) CaSO4 1/2H2O + 3/2 H2O = CaSOH4 2H2O + calor El cemento resultante es tan fuerte y rgido como el concreto. Su principal desventaja es que expande con el tiempo al absorber agua del aire, lo cual produce grandes fuerzas rajantes si el yeso se confina. Nota: en la operacin de calcinar, si se calienta demasiado a la piedra de yeso, resulta la siguiente reaccin no deseable, produciendo un polvo inerte que es intil para la construccin: (piedra de yeso) (anhidrita de yeso) CaSO4 2H2O + calor = CaSOH4 + 2H2O Cemento Portland: El cemento Portland es una clase particular de cemento hidrulico. Fue fabricado por primera vez en Inglaterra al principio de los 1800s, y fue llamado as porque se pensaba que su color se pareca al de una piedra caliza natural de la Isla de Portland. Constituyentes (Fases) Bsicos del Cemento Portland: El cemento portland endurecido es el resultado de la hidratacin de cuatro constituyentes qumicos principales: Nombre Frmula Qumica Abreviatura Silicato triclcio 3CaO . SiO2 C3S Silicato dicalcio 2CaO . SiO2 C2S Aluminato tricalcio 3CaO . Al2O3 C3A Aluminoferrito tetracalcio 4CaO . Al2O3 . Fe2O3 C4AF Cemento seco (no hidratado) consiste de estos compuestos en forma de polvo. Al aadirle agua, los compuestos se combinan con ella en una forma exotrmica (se produce calor), formando hidrxido de calcio (unos 25% por peso) e hidrato de silicato de calcio (unos 50% por peso).


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Otros Cementos Hidrulicos: En aos recientes, se usa el cemento Portland con ms frecuencia en combinacin con otros cementos hidrulicos, en particular los cementos puzolnicos y de escoria de alto horno. Cada cemento tiene su propia especificacin ASTM. Los cementos puzolnicos se combinan con hidrxido de calcio para producir hidrato de silicato de calcio. Los cementos de escoria de alto horno (normalmente producidos en el proceso de hacer acero) son combinaciones de silicatos y silicatos de aluminio. Al hidratarse, producen primeramente hidratos de silicato de calcio, tambin. Sistemas Modernos de Mortero para la Mampostera: El mortero moderno para la mampostera se compone de agentes cementantes (cemento portland u otros cementos hidrulicos ms cal hidratada, o cemento para mampostera), arena, y agua. Cada uno de ellos puede referirse como sistema cementantes. Se definen por el ASTM C 270. Aquella especificacin define, para todo sistema cementantes, diferentes tipos de mortero. En general estos se distinguen por la cantidad de cemento que usan.

2.7.2 Especificaciones Aplicables para Mortero A continuacin se dan las especificaciones aplicables del ASTM para mortero. Ntese que estas en turno pueden citar otras especificaciones ASTM. ASTM C270: Especificaciones del Mortero para Mampostera (cita ASTM C91: Especificacin

para Cemento para Mampostera) El mortero para mampostera puede especificarse por proporcin o por propiedad, pero no por los dos mtodos a la vez. El caso omiso es la especificacin por proporcin.

2.7.3 Tipos de Mortero para Mampostera Los tipos de mortero para mampostera se identifican segn una nomenclatura especficamente desarrollada para no atribuir mejor calidad a ciertos tipos de mortero. En lugar de usar una simbologa como A, B, C, se adopt la siguiente: M, S, N, O ( M a S o N w O r K )


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Caractersticas de Tipos Diferentes de Mortero para Mampostera Tipo M: alta resistencia en compresin y adherencia con unidades Tipo S: moderada resistencia en compresin y adherencia con unidades Tipo N: baja resistencia en compresin y adherencia con unidades Tipo O: muy baja resistencia en compresin y adherencia con unidades Tipo K: ya no se usa

2.7.4 Mortero de Cemento y Cal La especificacin por proporciones para mortero de cemento y cal se muestra en la Tabla 2.1. Los cementos pueden ser cemento prtland, cemento puzolnico, o cemento de escoria de alto horno: Tabla 2.1 Especificacin por proporcin del mortero de cemento y cal

Proporciones por Volumen Tipo de Mortero

Cemento

Cal Hidratada Arena de Albail

(2-1/4 a 3 veces el volumen del material cementante)

M 1 1/4 3 S 1 1/2 4-1/2 N 1 1 6 O 1 2 9

Especificaciones ASTM Aplicables: ASTM C207: Cal Hidratada para Mampostera Tipo N: ningn lmite sobre xidos (Tipo NA tiene aditivos

aireadores) Tipo S: limites sobre xidos (Tipo SA tiene aditivos aireadores) ASTM C144: Agregados para Mortero para Mampostera (granulometra especificada) Si la arena no cumple con la granulometra especificada, puede ser aceptable

por uso es decir, si tiene historia de uso exitoso. Especificacin por propiedad para mortero de cemento y cal, para mampostera: NOTA: Estas especificaciones se aplican solamente a mortero de laboratorio, con un flujo

de alrededor de 110. No se requieren para mortero en la obra. Ver abajo para una explicacin de flujo.


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La correspondiente especificacin por propiedad se muestra en la Tabla 2.2: Tabla 2.2 Especificaciones por propiedad del mortero de cemento y cal

Requisitos de Propiedad Tipo de Mortero

Resistencia Compresiva, libras

por pulgada cuadrada

Retencin de

Agua

Contenido Mximo

de Aire

M 2500 75% 12% S 1800 75% 12% N 750 75% 14% (12% si

reforzado) O 350 75% 14% (12% si

reforzado)

2.7.5 Mortero de Cemento para Mampostera La especificacin de proporcin para mortero de cemento para mampostera se muestra en la Tabla 2.3.

Tabla 2.3 Especificacin por proporcin del mortero de cemento para mampostera

Proporciones por Volumen

Tipo de Mortero Tipo de

Cemento para Mampostera

Cemento M

S

N

Arena de albail (2-1/4 a 3 veces el

volumen de material cementante

M 1 3 S 1 3 N 1 3 O 1 3 M 1 1 6 S 1/2 1 4-1/2


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Las mezclas ms comunes son las llamadas mezclas de una sola bolsa (las primeras cuatro lneas de la tabla). La correspondiente especificacin por propiedad del mortero de cemento para mampostera se muestra en la Tabla 2.4: Tabla 2.4 Especificacin por propiedad del mortero de cemento para mampostera Tipo de Mortero de

Cemento para Mampostera

Requisitos de Propiedad para Mortero de Cemento para Mampostera

Resistencia

Compresiva, libras por pulgada cuadrada

Retencin de

Agua

Contenido Mximo de

Aire

M 2500 75% 18% S 1800 75% 18% N 750 75% - (18% si reforzado) O 350 75% - (18% si reforzado)

NOTA: Estas especificaciones se aplican solamente a mortero de laboratorio, con un flujo

de alrededor de 110. No se requieren para mortero en la obra. Ver abajo para una explicacin de flujo.

2.7.6 Caractersticas del Mortero Plstico (ASTM C270) Primero que nada, hay que enfatizar que aunque el mortero s es un material cementante, como el concreto, funciona en forma distinta a ste, y no debe cumplir con los mismos requisitos. Sus caractersticas ms importantes en el estado plstico, se describen a continuacin. 1) trabajabilidad (fluye bajo el palustre o la cuchara): esto se mide aproximadamente en

trminos de flujo: una muestra circular y estndar de mortero 4 pulgadas en dimetro en una mesa de flujo, la cual se deja caer 25 veces. El flujo se define como el aumento de dimetro, dividido por el dimetro inicial y multiplicado por 100. Por ejemplo, si el dimetro final es 8 pulgadas, el flujo es (8 - 4) / 4, o 100. Morteros del laboratorio tienen un flujo de unos 100 a 115; morteros tpicos en la obra, de unos 130 a 150. En la obra, el mortero s debe re-templarse (ponerle ms agua para mantener la trabajabilidad), pero no debe usarse ms de 2-1/2 horas despus de mezclarse.

2) retencin de agua: esta es la razn del flujo despus de succin, al flujo inicial. Se mide el

flujo despus de succin usando mortero del cual se ha extrado una parte del agua mediante


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un aparato estndar del vaco. La ASTM C270 requiere una retencin mnima del 75%. 3) contenido de aire: el porcentaje de aire por volumen (ASTM C91). Mortero con cemento y

cal tiene un contenido tpico de aire de 2 a 4%. Mortero tipo cemento para mampostera tiene un contenido tpico de aire de 12 a 20%.

2.7.7 Caractersticas del Mortero Endurecido (ASTM C270) A lo mejor, la caracterstica ms importante del concreto endurecido es su resistencia compresiva. A diferencia de esto, la resistencia compresiva no es tan importante para el mortero. Se necesita un valor mnimo, pero no a costo de sus caractersticas en el estado plstico. o resistencia compresiva: Esto se mide con cubos de 2 pulgadas de mortero, hechos con

mortero con flujo de laboratorio, y curado por 28 das bajo condiciones estndar de 100% humedad relativa y 70oF. Tal resistencia tpicamente vara entre 500 a 3000 libras por pulgada cuadrada. Casi no afecta la resistencia compresiva de la mampostera (ver abajo). ASTM C270 requiere resistencias compresivas mnimas de 2500, 1800, 750, y 350 libras por pulgada cuadrada para morteros Tipos M, S, N, y O, respectivamente (175, 125, 53, y 25 kg/cm2 respectivamente). La resistencia compresiva tpica de mortero tipo cemento para mampostera es ligeramente mayor al valor mnimo especificado. La resistencia compresiva tpica de mortero con cemento y cal es normalmente alrededor del 50% mayor del valor mnimo especificado.

2.7.8 Otras Caractersticas del Mortero

(no definidas directamente por las especificaciones ASTM): o adherencia con unidades. Esta caracterstica tiene valores promedios de unos 100 libras por

pulgada cuadrada (7 kg/cm2) con mortero de cemento y cal, y ms o menos la mitad de esto para mortero con cemento para mampostera.

2.8 Concreto Lquido para Mampostera (Mortero de Relleno)

2.8.1 Especificacin Aplicable ASTM: ASTM C476: Concreto Lquido para Mampostera (Grout for Masonry) El concreto lquido para mampostera se compone de cemento, arena, y gravilla. Puede

tambin tener cal hidratada, pero normalmente no la tiene.


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2.8.2 Especificaciones por proporcin para concreto lquido para mampostera La especificacin por proporcin se muestra en la Tabla 2.5: Tabla 2.5 Especificacin por proporcin del concreto lquido

Tipo de Concreto

Lquido

Proporciones por Volumen

Cemento Cal Hidratada Arena de

Albail Gravilla

Fino 1 1/10 2-1/4 a 3 - Grueso 1 1/10 2-1/4 a 3 1 a 2

2.8.3 Propiedades del Concreto Lquido Fresco El concreto lquido se vaca con un asentamiento de por lo menos 8 pulgadas (20 cm), para que fluya libremente por los vacos de la mampostera.

2.8.4 Propiedades del Concreto Lquido Endurecido La propiedad ms importante del concreto lquido es su resistencia compresiva. Debido a su alta razn agua / cemento al vaciarse, concreto lquido en moldes impermeables tiene una resistencia compresiva muy baja, la cual no representa su resistencia en condiciones reales, cuando las unidades que lo rodean le absorben el agua. Por tal razn, ASTM C1019 (Resistencia Compresiva del Concreto Lquido, o Compressive Strength of Grout) prescribe el uso de moldes permeables. La manera ms comn de hacerlo es arreglar unidades de mampostera para que envuelvan un cuadrado cuya base mide 2 pulgadas (5 cm) en cada lado, y cuya altura iguala la altura de las unidades. El cuadrado se rodea por toallas de papel o por papel tipo filtro, para que la razn agua / cemento del espcimen se semeje a la del concreto lquido en la obra.


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2.9 Informacin General sobre Unidades de Mampostera

2.9.1 Especificaciones Aplicables ASTM: Estas pueden en turno citar otras especificaciones ASTM

Unidades de Arcilla Cocida Especificaciones para: (entre otros) ASTM C62: Ladrillos Slidos -- Building Brick (Solid Masonry Units

Made from Clay or Shale) ASTM C216: Ladrillos Slidos de Fachada -- Facing Brick (Solid Masonry

Units Made from Clay or Shale) Muestreo y Ensayos: ASTM C67: Ladrillos -- Brick and Structural Clay Tile

Unidades de Concreto Especificaciones para: (ente otros) ASTM C90): Unidades Portantes con Huecos (Hollow Load-Bearing Concrete Masonry

Units) ASTM C744: Unidades Slico-Calcreas (Prefaced Concrete and Calcium Silicate Masonry

Units) ASTM C936: Adoquines (Solid Concrete Interlocking Paving Units) Muestreo y Ensayos: ASTM C140: Unidades de Mampostera de Concreto (Concrete Masonry Units) ASTM C426: Retraccin por Secado (Drying Shrinkage)


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Apuntes Mamposteria Honduras 2014-10-21 Klingner

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