C Í A R A ÍA C A APPÍÍTTU ULLO O 22:: U UN NIID D A AD DEESS D DEE AALLBB A AÑ ÑIILLEER 2.1.- DESCRIPCIÓN DE LAS UNIDADES DE ALBAÑILERÍA Para investigar las unidades de albañilería de arcilla se utilizó ladrillos King Kong de 18 huecos, denominado INFES, producidos industrialmente industrialmente por la fábrica REX. Las especificaciones técnicas obtenidos obtenidos de los ensayos se aprecian en la Tabla 2.1 Tabla 2.1.- Características de los ladrillos de arcilla Características
Valor
Tipo
King Kong de 18 huecos
% huecos
32
Dimensiones
24.1 x 13.1 x 9 cm
Peso
3,69 Kg
Resisten tencia ca característica a la Co Compresión
201 Kg Kg/cm2
La dimensión y distribución de las perforaciones, se observa en la Fig. 2.1. 1.5 cm
5.0 cm
2.4 cm
Fig.2.1.- Perforaciones en los ladrillos de arcilla
4
Estos ladrillos de arcilla se compararon con las unidades King - Koncreto de la fábrica Unión de Concreteras (UNICON). Las características se aprecian en la Tabla 2.2 Tabla 2.2.- Características de los ladrillos de concreto Características
Valor
Tipo
King - Koncreto
% huecos
29
Dimensiones Dimensiones
24.2 x 13 x 8.9 cm
Peso
4,36 Kg
Resistencia característica a la Compresión
150 Kg/cm2
Las ranuras de estos ladrillos se muestran en la Fig.2.2.
2.5 cm
2 cm 8.0 cm
Fig.2.2.- Ranuras en los ladrillos de concreto 2.2.- ENSAYOS CLASIFICATORIOS Los ensayos clasificatorios son pruebas a las que se someten los ladrillos para poder limitar su aplicación en diseños estructurales. La Norma Técnica E.070 establece que para lotes de hasta 50 millares, debe seleccionarse como mínimo 10 unidades de albañilería. Para esta investigación solo se requirió medio millar por cada tipo de ladrillo, pero se escogió más unidades con la finalidad de tener un mejor control de calidad.
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2.2.1.- Variabilidad Dimensional Este ensayo consistió en limpiar con una piedra plana las aristas y los lados de asiento del ladrillo, con el objetivo de eliminar las partículas sueltas (Fig. 2.3), y medir con una regla graduada al milímetro, el largo, ancho y alto, a la mitad de las aristas que limitan cada cara (Fig. 2.4). Se obtuvo 4 medidas por cada una de las dimensiones, luego se promediaron para obtener los resultados que se muestran en las Tablas 2.3 y 2.4. La variabilidad dimensional esta expresada en porcentaje, según la siguiente fórmula: V = ME – MP x 100 ME Donde: V = Variabilidad dimensional. (%) ME = Medida especificada por el fabricante (mm) MP = Medida promedio (mm)
Fig. 2.3.- Limpieza de ladrillos
6
h2
h3
h1 h4
Fig. 2.4.- Medición de unidades Cuando un muro de albañilería esta compuesto de ladrillos que tienen mucha variabilidad de dimensiones, el espesor de la junta de mortero aumenta, dando lugar a la reducción de la resistencia a compresión del muro. Como se puede observar en las Tablas 2.3 y 2.4 la variabilidad no es alarmante porque no excede a 1%.
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Tabla 2.3.- Variabilidad de dimensiones del ladrillo de arcilla
Espécimen PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10
L1 242.2 240.0 239.9 242.7 241.5 243.3 239.0 241.7 241.3 242.2
Longitud (mm) L2 L3 L4 241.6 243.8 240.2 239.8 240.0 241.2 239.0 241.4 239.4 240.0 241.7 241.6 240.3 241.7 240.0 240.0 243.7 241.7 240.0 241.4 239.5 239.4 239.9 241.2 240.0 240.0 239.9 241.5 243.0 241.2 L:
Lo 241.95 240.25 239.93 241.50 240.88 242.18 239.98 240.55 240.30 241.98 240.00 σ : 0.88 ⎯ L : 240.95 %: -0.39
A1 130.8 132.9 120.0 131.6 130.0 132.2 131.4 131.6 131.6 131.4
Ancho (mm) A2 A3 A4 130.7 131.8 131.0 131.5 131.4 131.3 131.5 131.1 131.2 130.3 131.4 131.2 131.7 132.5 132.2 130.1 131.0 130.5 131.5 131.8 131.4 131.5 132.0 131.9 131.1 131.6 130.3 130.0 131.4 130.5 A:
Ao 131.08 131.78 128.45 131.13 131.60 130.95 131.53 131.75 131.15 130.83 130.00 σ : 0.96 ⎯ A : 131.02 %: -0.43
H1 90.7 90.8 87.6 90.0 90.2 89.6 89.7 90.3 90.0 89.9
Altura (mm) H2 H3 H4 90.7 89.9 89.7 90.5 92.2 90.2 90.0 87.5 88.4 89.0 90.0 90.3 90.4 92.3 90.0 89.7 90.0 89.0 89.8 90.0 89.0 90.9 89.1 90.0 89.4 90.0 90.0 89.6 90.8 89.7 H:
Ho 90.25 90.93 88.38 89.83 90.73 89.58 89.63 90.08 89.85 90.00 90.00 σ : 0.70 ⎯ H : 89.92 %: 0.03
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Tabla 2.4.- Variabilidad de dimensiones del ladrillo de concreto
Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
L1 240.0 240.3 240.0 240.4 240.0 239.7 240.0 240.0 240.6 240.7
Longitud (mm) L2 L3 L4 239.6 239.9 239.6 241.0 240.4 240.5 240.2 239.7 239.8 240.6 239.7 240.4 240.0 240.0 240.0 239.6 240.0 240.0 240.5 240.5 240.7 241.0 240.3 240.5 240.7 240.3 240.0 240.3 240.5 240.4 L:
Lo 239.78 240.55 239.93 240.28 240.00 239.83 240.43 240.45 240.40 240.48 240.00 σ : 0.30 ⎯ L : 240.21 %: -0.09
A1 129.1 130.5 130.3 129.8 130.0 130.0 130.5 130.0 129.6 130.0
Ancho (mm) A2 A3 A4 129.4 129.2 129.3 130.8 130.5 131.6 130.8 130.0 130.0 130.7 130.0 130.0 130.0 129.6 130.0 130.0 129.0 130.2 130.3 129.5 130.0 129.7 129.5 129.7 130.0 130.0 130.3 130.0 129.4 130.0 A:
Ao 129.25 130.85 130.28 130.13 129.90 129.80 130.08 129.73 129.98 129.85 130.00 σ : 0.41 ⎯ L : 129.98 %: 0.01
H1 89.1 89.0 90.6 89.0 88.0 87.5 89.6 89.0 89.2 89.0
Altura (mm) H2 H3 H4 89.5 89.0 90.2 89.2 89.0 89.6 90.9 90.6 90.7 89.0 88.5 88.0 89.2 87.6 88.7 86.7 86.0 87.0 90.0 89.2 90.5 89.5 89.5 89.0 90.0 89.0 89.6 89.0 88.3 88.9 H:
Ho 89.45 89.20 90.70 88.63 88.38 86.80 89.83 89.25 89.45 88.80 90.00 σ : 1.03 ⎯ L : 89.05 %: 0.40
9
Tabla 2.4.- Variabilidad de dimensiones del ladrillo de concreto
Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
L1 240.0 240.3 240.0 240.4 240.0 239.7 240.0 240.0 240.6 240.7
Longitud (mm) L2 L3 L4 239.6 239.9 239.6 241.0 240.4 240.5 240.2 239.7 239.8 240.6 239.7 240.4 240.0 240.0 240.0 239.6 240.0 240.0 240.5 240.5 240.7 241.0 240.3 240.5 240.7 240.3 240.0 240.3 240.5 240.4 L:
Lo 239.78 240.55 239.93 240.28 240.00 239.83 240.43 240.45 240.40 240.48 240.00 σ : 0.30 ⎯ L : 240.21 %: -0.09
A1 129.1 130.5 130.3 129.8 130.0 130.0 130.5 130.0 129.6 130.0
Ancho (mm) A2 A3 A4 129.4 129.2 129.3 130.8 130.5 131.6 130.8 130.0 130.0 130.7 130.0 130.0 130.0 129.6 130.0 130.0 129.0 130.2 130.3 129.5 130.0 129.7 129.5 129.7 130.0 130.0 130.3 130.0 129.4 130.0 A:
Ao 129.25 130.85 130.28 130.13 129.90 129.80 130.08 129.73 129.98 129.85 130.00 σ : 0.41 ⎯ L : 129.98 %: 0.01
H1 89.1 89.0 90.6 89.0 88.0 87.5 89.6 89.0 89.2 89.0
Altura (mm) H2 H3 H4 89.5 89.0 90.2 89.2 89.0 89.6 90.9 90.6 90.7 89.0 88.5 88.0 89.2 87.6 88.7 86.7 86.0 87.0 90.0 89.2 90.5 89.5 89.5 89.0 90.0 89.0 89.6 89.0 88.3 88.9 H:
Ho 89.45 89.20 90.70 88.63 88.38 86.80 89.83 89.25 89.45 88.80 90.00 σ : 1.03 ⎯ L : 89.05 %: 0.40
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2.2.2.- Alabeo Para realizar esta prueba fue necesario tener una regla metálica y una cuña graduada. El procedimiento para registrar los valores de alabeo dependió del tipo de alabeo observado cuando se colocó en forma diagonal la regla tal como se muestra en la Fig. 2.5. Cuando el alabeo se presentó cóncavo, la cuña se introdujo en la zona correspondiente a la mayor flecha, y en alabeo convexo, fue necesario acomodar la regla metálica hasta que los valores de alabeo registrados con la cuña en los dos extremos fueran iguales. Este procedimiento se efectuó en las dos caras de asiento. Los resultados se promediaron y se expresaron en milímetros enteros, tal como se muestra en las Tabla 2.5 y 2.6.
Cóncavo
2.2.2.- Alabeo Para realizar esta prueba fue necesario tener una regla metálica y una cuña graduada. El procedimiento para registrar los valores de alabeo dependió del tipo de alabeo observado cuando se colocó en forma diagonal la regla tal como se muestra en la Fig. 2.5. Cuando el alabeo se presentó cóncavo, la cuña se introdujo en la zona correspondiente a la mayor flecha, y en alabeo convexo, fue necesario acomodar la regla metálica hasta que los valores de alabeo registrados con la cuña en los dos extremos fueran iguales. Este procedimiento se efectuó en las dos caras de asiento. Los resultados se promediaron y se expresaron en milímetros enteros, tal como se muestra en las Tabla 2.5 y 2.6.
Cóncavo
Convexo
Fig. 2.5.- Clasificación de alabeo Tabla 2.5.- Alabeo de ladrillos de arcilla
PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10 Promedio
Cara A Cara B Cóncavo Convexo Cóncavo Convexo (mm) (mm) 0.50 0.00 0 0 0.00 0.00 0 0 0.00 0.00 0 0 0.00 1.00 0 0 0.00 0.00 0 0 0.50 0.00 0 0 1.50 1.00 0 0 1.00 1.00 0 0 1.00 1.00 0 0 0.00 0.00 0 0 Cóncavo 0.00 mm Convexo 0.00 mm
10
Tabla 2.6.- Alabeo de ladrillo de concreto
PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10 Promedio
Cara A Cara B Cóncavo Convexo Cóncavo Convexo (mm) (mm) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.50 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Cóncavo 0.00 mm Convexo 0.00 mm
En muros de albañilería, el alabeo puede causar que las juntas horizontales presenten vacíos perjudicando la adherencia del mortero y la resistencia a la compresión. Los resultados de este ensayo fueron satisfactorios para el buen desempeño de los muros de albañilería. 2.2.3.- Compresión Simple El ensayo se realizó con unidades secas y enteras a las cuales se les colocó capping de azufre. El capping se utilizó para uniformizar el contacto entre las unidades y los cabezales de la máquina de compresión. Fig. 2.6 y 2.7.
Fig. 2.6.- Preparación del capping
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Fig. 2.7.- Máquina de compresión La resistencia a compresión fb se determina dividiendo la carga de rotura entre el área bruta. Y la resistencia a compresión característica
f´b
se obtiene restando una
desviación estándar al promedio de los resultados Los valores se muestran en las Tablas 2.7 y 2.8. fb =
Carga Máx. Área bruta f´b = fb - σ
Tabla 2.7.- Compresión simple de unidades de arcilla
Espécimen PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10
Largo (mm)
Ancho (mm)
L1 242 245 243 242 243 241 243 242 243 242
A1 133 132 133 132 132 133 133 133 133 133
L2 240 244 244 242 241 241 244 241 242 242
A2 133 132 133 131 133 133 133 133 133 133
Altura (mm) E1 92 90 90 90 91 92 90 93 91 91
E2 91 90 92 92 90 90 92 90 92 92
Peso seco (gr) 3759 3759 3645 3645 3766 3766 3764 3764 3689 3689 3776 3775 3748 3748 3759 3759 3788 3788 3730 3729
Carga Area Max Bruta kN m2 796 0.032 908 0.032 620 0.032 892 0.032 804 0.032 804 0.032 800 0.032 788 0.032 792 0.032 460 0.032
fb σ
f´b
fb
MPa 24.83 28.13 19.14 28.03 25.07 25.08 24.70 24.53 24.56 14.29
23.84 Mpa 4.15 Mpa 20 Mpa
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Tabla 2.8.- Compresión simple de unidades de concreto
Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
Largo (mm)
Ancho (mm)
L1 241 241 240 240 241 240 241 240 240 241
A1 130 130 130 130 130 130 131 130 130 130
L2 241 241 240 241 240 240 241 241 240 241
Altura (mm)
A2 130 130 129 130 130 131 131 130 130 130
E1 90 89 88 89 90 90 91 99 91 87
E2 90 87 89 88 90 90 89 89 89 89
Peso seco (gr) 4446 4446 4307 4307 4307 4307 4370 4370 4270 4270 4239 4239 4514 4514 4325 4324 4316 4316 4138 4138
Carga Max kN 628 636 720 724 512 496 736 700 336 452
fb ⎯ σ f´b
Area B m2 0.031 0.031 0.031 0.031 0.031 0.031 0.032 0.031 0.031 0.031
fb
MPa 20.04 20.30 23.17 23.16 16.38 15.84 23.31 22.39 10.77 14.43
18.98 Mpa 4.38 Mpa 15 Mpa
2.3.- ENSAYOS NO CLASIFICATORIOS Son ensayos innecesarios para clasificar a las unidades de albañilería según la referencia 1, pero son indispensables para definir el procedimiento constructivo de los muros de albañilería. 2.3.1.- Ensayo de Succión Los especimenes se secaron en el horno a una temperatura de 110º C y se pesaron a las 24 horas (Fig. 2.8). Se registró el peso seco reiteradas veces hasta no obtener variaciones, cuando sucedió lo contrario el ladrillo debió permanecer en el horno. Por otro lado se preparó una bandeja con agua y se colocó sobre ésta, dos barras que sirvieron de apoyo para el ladrillo. (Fig. 2.9) La prueba consistió en pesar los especimenes secos, colocarlos sobre las barras durante 1 minuto y llenar la bandeja con la finalidad de mantener el nivel de agua original. (Fig. 2.10). Luego la unidad húmeda se pesó. La succión esta expresada en gramos por minuto en un área normalizada de 200 cm2.
13
Fig. 2.8.- Ladrillos en el horno a 110 ºC
Fig. 2.9.- Bandeja para ensayo
Fig. 2.10.- Succión de ladrillos de arcilla
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La succión se calculó con la siguiente fórmula: S = 200 x (Psuc – Psec) Área Bruta Donde: S = Succión (Ver Tablas 2.9 y 2.10) Psuc = Peso (gr) de la unidad luego de ser sumergido en agua durante 1 min Psec = Peso (gr) de la unidad luego de permanecer en el horno. Área Bruta = Ancho x Largo (cm2) Tabla 2.9.- Succión de unidades de arcilla
Espécimen PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10
Psec gr 3665.20 3758.20 3773.10 3659.00 3790.00 3679.70 3673.70 3657.20 3662.80 3657.50
Psuc gr 3736.60 3845.20 3834.20 3744.20 3869.00 3755.50 3733.80 3734.20 3725.60 3734.80
Dimension de la unidad A L Area mm mm cm2 131.08 241.95 317 131.78 240.25 317 128.45 239.93 308 131.13 241.50 317 131.60 240.88 317 130.95 242.18 317 131.53 239.98 316 131.75 240.55 317 131.15 240.30 315 130.83 241.98 317 s: ⎯
S 45.0 55.0 39.7 53.8 49.8 47.8 38.1 48.6 39.9 48.8 47
Tabla 2.10.- Succión de unidades de concreto
Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
Psec gr 4284.40 4462.40 4552.40 4396.60 4247.90 4298.60 4270.80 4388.60 4330.90 4330.60
Psuc gr 4300.10 4478.40 4566.40 4411.70 4270.10 4315.80 4303.00 4403.10 4352.10 4348.10
Dimension de la unidad A L Area mm mm cm2 129.25 239.78 310 130.85 240.55 315 130.28 239.93 313 130.13 240.28 313 129.90 240.00 312 129.80 239.83 311 130.08 240.43 313 129.73 240.45 312 129.98 240.40 312 129.85 240.48 312 s: ⎯
S 10.1 10.2 9.0 9.7 14.2 11.1 20.6 9.3 13.6 11.2 12
15
La Norma E.070 especifica que la succión de los ladrillos debe estar comprendida entre los 10 y 20 gr/200 cm2 –min. Cuando excede este valor es necesario regar a los ladrillos de arcilla durante 30 min, un día antes del asentado. Esta operación no puede hacerse con los ladrillos de concreto porque se expandiría para luego contraerse al secar, lo que podría causar fisuras en los muros, aparte que estos ladrillos presentan una succión dentro de los limites de la Norma E.070. 2.3.2.- Ensayo de Absorción Los especimenes se secaron en el horno a una temperatura de 110 ºC y se pesaron a las 24 horas. Se registró el peso reiteradas veces hasta no obtener variaciones. Se dejaron enfriar los ladrillos durante 4 horas y se introdujeron en un recipiente lleno con agua destilada durante 24 horas (Fig.2.11). Luego se pesó las unidades. Los resultados están expresados en porcentaje según la siguiente fórmula: A = Ps – Pseco x 100 Pseco Donde: A = Absorción (%) Ps = Peso saturado (gr) Pseco = Peso seco (gr)
Fig.2.11.- Absorción en ladrillos de arcilla
16
Los resultados se aprecian en las Tablas 2.11 y 2.12 Tabla 2.11.- Absorción de unidades de arcilla Espécimen PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10
Peso seco 1 Peso seco 2 Peso seco 3 Peso Saturado Absorción (mg) (mg) (mg) (mg) 3,753.10 3,748.50 3,748.50 4,238.80 13.1% 3,692.80 3,680.70 3,680.70 4,201.00 14.1% 3,786.10 3,763.50 3,763.30 4,299.00 14.2% 3,779.70 3,773.20 3,773.00 4,300.00 14.0% 3,664.00 3,658.30 3,658.20 4,167.60 13.9% 3,675.00 3,664.70 3,664.50 4,193.50 14.4% 3,670.30 3,663.70 3,663.50 4,190.30 14.4% 3,749.50 3,743.80 3,743.70 4,272.40 14.1% 3,641.30 3,635.50 3,635.30 4,140.80 13.9% 3,670.00 3,664.10 3,664.10 4,175.50 14.0% ⎯Α : 14%
Tabla 2.12.- Absorción de unidades de concreto Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
Peso seco 1 Peso seco 2 Peso seco 3 Peso Saturado Absorción (mg) (mg) (mg) (mg) 4,456.00 4,335.10 4,335.10 4,570.80 5.4% 4,552.90 4,443.90 4,443.80 4,695.50 5.7% 4,568.70 4,447.00 4,446.70 4,685.70 5.4% 4,337.90 4,214.60 4,214.60 4,472.10 6.1% 4,486.50 4,360.00 4,359.70 4,588.80 5.3% 4,318.10 4,207.30 4,206.70 4,448.40 5.7% 4,515.20 4,394.30 4,394.10 4,637.40 5.5% 4,367.30 4,246.10 4,245.90 4,498.80 6.0% 4,503.90 4,399.80 4,399.70 4,652.20 5.7% 4,424.70 4,318.70 4,318.20 4,570.00 5.8% 6% ⎯Α :
La absorción de ambos ladrillos cumple con lo establecido en la Norma E.070, para: Ladrillo de Arcilla
= 14% < 22% OK
Ladrillo de concreto = 6% < 12% OK
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2.3.3.- Área de Huecos Para determinar el área de huecos de las unidades de albañilería, es necesario llenar con arena Ottawa las ranuras, luego el volumen de arena es medido con la ayuda de una pipeta graduada. Este volumen se compara con el volumen total. % huecos = V arena x 100 V unidad Donde: V arena = volumen de arena en las perforaciones (cm3) V unidad = largo x ancho x altura de la unidad. (cm3)
Fig. 2.12.- Arena de Ottawa en los huecos Los resultados se observan en las Tablas 2.13 y 2.14. Tabla 2.13.- Porcentaje de huecos en ladrillos de arcilla Espécimen PA-01 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 PA-06 PA-07 PA-08 PA-09 PA-10
Vol arena cm3 910 915 910 930 905 905 930 930 930 920
V unidad % cm3 Huecos 2838.81 32% 2838.81 32% 2838.81 32% 2838.81 33% 2838.81 32% 2838.81 32% 2838.81 33% 2838.81 33% 2838.81 33% 2838.81 32% % huecos 32%
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Tabla 2.14.- Porcentaje de huecos en ladrillos de concreto Espécimen PC-01 PC-02 PC-03 PC-04 PC-05 PC-06 PC-07 PC-08 PC-09 PC-10
Vol arena cm3 810 830 810 815 825 810 820 830 830 820
V unidad % cm3 Huecos 2,780.34 29% 2,780.34 30% 2,780.34 29% 2,780.34 29% 2,780.34 30% 2,780.34 29% 2,780.34 29% 2,780.34 30% 2,780.34 30% 2,780.34 29% % huecos 29%
Se debe tener en cuenta que las perforaciones pueden favorecer la cocción interna de los ladrillos de arcilla pero en exceso pueden ocasionar una falla frágil cuando la unidad esta bajo esfuerzos de compresión. Por tal razón se recomienda emplear ladrillos con un máximo de 30% de perforaciones en la cara de asentado, valor que aproximadamente fue cumplido por ambos ladrillos. 2.4.- EVALUACIÓN DE RESULTADOS De acuerdo a la Referencia 1 y a los resultados obtenidos, los ladrillos de arcilla se clasificaron como ladrillos tipo V (de alta resistencia y durabilidad elevada) y los ladrillos de concreto como ladrillos tipo IV. Además los ladrillos de arcilla deberán regarse durante 30 min un día antes de asentarlos, en cambio a los ladrillos de concreto solo será necesario limpiarlos del polvo. Por otro lado las perforaciones de los ladrillos de concreto no exceden el 30% del área bruta pero son lo suficientemente grandes para que penetre el mortero y cree llaves de corte. En este proyecto los ladrillos de arcilla sobrepasan ligeramente el porcentaje de huecos máximo permitido.
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Si se compara los resultados de los ensayos con lo especificado por los fabricantes, encontramos que existe mucha diferencia en la resistencia a la compresión y porcentaje de huecos. Ver Tabla 2.15. Tabla 2.15.- Especificaciones del fabricante vs. Resultados de los ensayos.
Información Ladrillo de Arcilla Ladrillo de Concreto
Dato de Ensayo Dato de Fabricante Diferencia Dato de Ensayo Dato de Fabricante Diferencia
Dimensiones Peso L A H (cm) Kg (cm) (cm) 24.10 13.10 9.00 3.69 24.00 13.00 9.00 3.80 0.4% 0.8% 0.00% -3% 24.21 13.00 8.90 4.36 24.00 13.00 9.00 no indica 0.80% 0.00% -1%
f´b
% huecos
Kg/cm2
32.00 30.00 7% 29.00 22.50 29%
201.00 280.00 -28% 150.00 180.00 -17%
20
C Í ÍA C A APPÍÍTTU ULLO O 33:: PPR RIISSM M A ASS D DEE AALLBB A AÑ ÑIILLEER R A Controlar la calidad de los ladrillos no es suficiente para predecir el comportamiento de un muro de albañilería, por esta razón se construyen especimenes pequeños a las cuales se les aplica cargas que son iguales a las solicitaciones reales. En esta investigación se determinó la resistencia a la compresión, el módulo de elasticidad y resistencia al corte. 3.1.- PILAS 3.1.1.- Procedimiento de Construcción Se construyeron 4 pilas por cada tipo de ladrillo. Debido a la alta succión de los ladrillos de arcilla, se debió regar las unidades por media hora un día antes del asentado. En cambio, a los ladrillos de concreto solo fue necesario limpiarlos del polvo. El mortero se dosificó según la Norma Técnica E.070. Para: Ladrillos de arcilla = 1:0:4 (cemento: cal: arena) Ladrillos de concreto = 1: 1/2: 4 (cemento: cal: arena) Las dimensiones fueron iguales para ambos tipos de pilas, y se controló la altura con el escantillón, y la verticalidad con un nivel y plomada. El espesor de junta fue 1cm. Luego de construir la pila se colocó capping en la parte inferior y superior para uniformizar la superficie de contacto en el dispositivo del ensayo de compresión axial. Ver Fig.3.1 El ensayo de compresión se efectuó cuando los especimenes cumplieron los 28 días de edad.
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Fig.3.1.- Pilas de ladrillo de arcilla y concreto 3.1.2.- Montaje e Instrumentación Se utilizó una gata hidráulica de 200 toneladas y una bomba hidráulica eléctrica de 600 BAR de capacidad. La fuerza que ejerció la gata hidráulica sobre la pila fue registrada en voltaje por la celda de carga, que al estar conectada a un amplificador y una caja de conexiones pudo traducirse en toneladas en una computadora con la ayuda del programa LABVIEW. La velocidad de ensayo fue de 5 ton/min. Fig. 3.2. Previamente al ensayo se colocó dos sensores a cada pila que registraron el desplazamiento axial. Estos instrumentos se retiraron antes de que la pila llegara a su máxima resistencia, con la finalidad de no dañarlos. Fig.3.3.
Celda de Carga
Fig.3.2.- Instrumentos para el Gata Hidráulica
Ensayo.
Bomba Hidráulica 22
LVDT Posterior
Fig.3.3.- Instrumentos para el ensayo LVDT Anterior
3.1.3 Cálculo de la Resistencia a Compresión Axial
Se registró la carga máxima y la resistencia se calculó de la siguiente manera: fm =
P máx. Área
Donde: fm = Resistencia a compresión axial (Kg/cm2) Pmàx = Fuerza máxima que resiste la pila (Kg) Área = Área bruta transversal a la fuerza (cm2) Luego el valor se corrigió según el factor de corrección por esbeltez de la pila. Este factor resultó de interpolar la esbeltez en la Tabla 3.1 que proporciona la Norma E.070. Tabla 3.1.- Factores de corrección según la Norma E.070 Factores de corrección de fm por esbeltez Esbeltez
2
2.5
3
4
4.5
5
Factor
0.73
0.8
0.91
0.95
0.98
1
23
La resistencia característica se obtiene al restar la desviación estándar a la resistencia promedio. Ver Tablas 3.2 y 3.3. f´m = fm - σ Donde: fm = Resistencia a compresión (Kg/cm2) f´m = Resistência característica a compresión (Kg/cm2) σ = desviación estándar
Tabla 3.2.- Resistencia a la compresión de pilas de ladrillos de arcilla Dimensiones Espécimen L mm PA-01 PA-02 PA-03 PA-04
239 240 240 240
Esbeltez
P máx.
Área
t mm
H mm
(H/t)
Ton
cm2
130 130 129 130
600 602 600 601
4.615 4.631 4.651 4.623
47.28 42.94 40.93 47.67
310.7 312.0 309.6 312.0
fm (Kg/cm2) kg/cm2 Corrección Corregido fm
Factor
152.16 137.64 132.20 152.79 fm : σ: f´m:
0.985 0.985 0.986 0.985 141.57 10.18 131
149.88 135.57 130.35 150.50 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
Las pilas de arcilla tuvieron una falla frágil y presentaron grietas verticales en la cara frontal. Ver Fig.3.4.
Fig. 3.4.- Falla típica de las pilas de ladrillo de arcilla.
24
Tabla 3.3.- Resistencia a la compresión de pilas de ladrillo de concreto
H mm
(H/t)
Carga máx Ton
600 602 600 601
4.615 4.667 4.615 4.623
43.99 42.78 47.30 45.22
Dimensiones Espécimen L mm t mm PC-01 PC-02 PC-03 PC-04
240 240 240 240
130 129 130 130
Esbeltez
Área cm2 312.0 309.6 312.0 312.0
fm (Kg/cm2) kg/cm2 Corrección Corregido fm
Factor
140.99 138.18 151.60 144.93 fm : σ: f´m:
0.985 0.987 0.985 0.985 141.84 5.64 136
138.88 136.38 149.33 142.76 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
Las pilas de ladrillo de concreto presentaron grietas verticales principalmente por donde existían las ranuras. Ver Fig. 3.5.
Fig. 3.5.- Falla típica de pilas de ladrillo de concreto
25
3.2.- MURETES 3.2.1 Procedimiento de Construcción Se construyeron 4 muretes por cada tipo de ladrillo. Después de preparar a los ladrillos para el asentado. Se colocaron los “ladrillos maestros” que definen el alineamiento y la longitud del murete. (Fig. 3.8). La dosificación del mortero fue el mismo que se utilizó para construir las pilas. Las dimensiones fueron iguales para todos los muretes y se controló el alineamiento con el cordel, la altura con el escantillón y la verticalidad con un nivel y plomada. El espesor de las juntas fue 1cm (Fig. 3.9). Luego de construir los muretes se colocó capping en las esquinas opuestas con la finalidad de uniformizar la superficie de contacto con los cabezales del dispositivo de ensayo (Fig. 3.10). Los muretes se ensayaron cuando cumplieron 28 días de edad.
Fig. 3.8.- Ladrillos maestros
31
Fig. 3.9.- Control de verticalidad y alineamiento
Fig. 3.10.- Capping colocado en los extremos del murete 3.2.2.- Peso volumétrico de la albañilería. Se pesó cada murete colocando una celda de carga al equipo de izaje. (Fig. 3.11) El peso volumétrico se obtiene de dividir el peso entre el volumen total del murete.
Celda de Carga
Fig. 3.11.- Peso de muretes
32
Los resultados se muestran en la Tabla 3.6. Tabla 3.6.- Peso volumétrico de los muretes Material
Arcilla
Concreto
Peso
Volumen
PA-01 PA-02 PA-03 PA-04
(Kg) 83 82 82 81
Prom (m3) 0.046 0.046 0.046 0.046
Peso Volumétrico (ton/m3) 1.80 1.78 1.78 1.76
PC-01 PC-02 PC-03 PC-04
98 100 100 98
0.046 0.046 0.046 0.046
2.13 2.17 2.17 2.13
Espécimen
Promedio (ton/m3) 1.8
2.2
3.2.3.- Instrumentación y Montaje Los muretes se transportaron con cuidado a la zona del ensayo. Se utilizó una gata hidráulica de 60 ton de capacidad y una celda de carga con capacidad de 50 ton. La fuerza máxima que resistió el murete se registró en voltaje a través de la celda de carga, que conectada a un amplificador y caja de conexiones se pudo convertir en unidades de fuerza (ton). (Fig. 3.12). La velocidad del ensayo fue 1 ton/min.
Fig.3.12.- Dispositivos del ensayo Gata Hidráulica
33
3.2.4.- Cálculo de la Resistencia al Corte La resistencia al corte puro resultó de dividir la carga máxima entre el área diagonal comprimida. vm =
P máx Ad
Donde: Vm = Resistencia al corte (Kg/cm2) P máx. = Máxima Fuerza que resiste en murete (Kg) Ad = Área diagonal (diagonal del murete x espesor) (cm2) La resistencia característica (v´m) es la resistencia al corte promedio menos una desviación estándar. Los resultados aparecen en las Tablas 3.7 y 3.8. Tabla 3.7.- Resistencia al corte de muretes de ladrillo de arcilla Espécimen
PA-01 PA-02 PA-03 PA-04
Dimensiones Dimensiones con Capping L A t D(mm) Lo mm) Ao (mm) 600 590 130 878 610 607 605 590 130 877 605 605 600 590 130 876 610 590 600 590 130 877 610 592
P Max. Kg 19,127 19,024 20,076 20,189 vm prom : S: v´m :
Area cm2 1,141.4 1,140.1 1,138.8 1,140.1 17.20 0.55 16.65
v´m Kg/cm2 16.76 16.69 17.63 17.71 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
Tabla 3.8.- Resistencia al corte de muretes de ladrillo de concreto Espécimen
PC-01 PC-02 PC-03 PC-04
Dimensiones L A t 600 590 130 605 590 130 600 590 130 600 590 130
Con Capping D(mm) Lo(mm) Ao (mm) 878 610 607 877 605 605 876 610 590 877 610 592
P Max. Kg 12,609 10,974 12,342 10,717 vm prom : S: v´m :
Area cm2 1,141.4 1,140.1 1,138.8 1,140.1 10.23 0.83 9.39
v´m Kg/cm2 11.05 9.63 10.84 9.40 Kg/cm2 Kg/cm2 Kg/cm2
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A continuación se muestra la falla típica de los muretes de ladrillo de arcilla. Fig.3.13 Como se aprecia en las fotos la grieta cruzó el ladrillo y el mortero.
Fig.3.13.- Falla típica en muretes de ladrillo de arcilla Los muretes de ladrillo de concreto presentaron una grieta escalonada y trituración de ladrillo. Fig. 3.14.
Fig. 3.14.- Falla típica en muretes de ladrillo de concreto 3.3.- Evaluación de los resultados Se puede concluir de los ensayos, que los ladrillos de concreto al tener ranuras más grandes que las perforaciones de los ladrillos de arcilla, dejan pasar mayor cantidad de mortero, aumentando la resistencia a compresión axial. En cambio la resistencia al corte de los muretes de ladrillos de concreto es menor que los muretes de ladrillo de arcilla, porque los ladrillos de concreto presentan una cara lisa y otra rugosa, ocurriendo usualmente la falla en la zona de contacto mortero – cara lisa.
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Para analizar las resistencias, debemos tener en cuenta que la Norma E.070 relaciona el módulo de elasticidad (Em) de la albañilería con la resistencia a la compresión (f`m), de la siguiente manera: Para ladrillos de arcilla: Em = 500 f´m Para ladrillos de concreto: Em = 700 f´m En la Tabla 3.9, observamos que la relación E/f´m experimental es ligeramente menor a lo señalado en la Norma E.070. Tabla 3.9.- Relación del módulo de elasticidad vs. f´m Unidades de Albañilería Ladrillo de Arcilla Ladrillo de Concreto
f´m ensayo Kg/cm2 131.40 136.19
E ensayo ton/m2 6.25E+05 8.63E+05
Em/f´m
Diferencia con teórico NTP E.070
476 633
% -5% -10 %
La máxima resistencia del murete está en función de la resistencia a la compresión. (√ (f´m)), para efectos de diseño, se debe utilizar el valor mínimo de f´m ó √ (f´m). (Ref.1) Podemos observar en la Tabla 3.10 que los ladrillos de arcilla sobrepasaron el valor máximo, por lo que en ellos manda √ (f´m). Tabla 3.10.- Análisis de la resistencia al corte Unidades de Albañilería Ladrillo de Arcilla Ladrillo de Concreto
vm ensayo Kg/cm2 17.20 10.23
f´m ensayo Kg/cm2 131.40 136.19
vm max * (f´m) Kg/cm2 11.46 11.67
vm diseño Kg/cm2 11.46 10.23
36
