capítulo 8 construcción de estructuras de mampostería
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Capítulo 8
Construcción de Estructuras de MamposteríaOSCAR DE LA TORRE
FRANCISCO FLORES CRUZ
JAVIER CESÍN FARAH
INTRODUCCIÓN
El concepto de “desempeño” no es nuevo, existe un deseo constante que algo que se construye, “resista”, esto es, que siga operando.
Los códigos son realizados para intentar garantizar estos niveles de operación y son ajustados de acuerdo al conocimiento que se va obteniendo tanto de las condiciones de la zona como de las estructuras.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Office Hotel Hospital
18.0% 13.0% 8.0%
62.0% 70.0%
48.0%
20.0% 17.0%
44.0%Contents
Nonstructural
Structural
Las pérdidas económicas por daño estructural
resultan ser de menor importancia que las por
daño al contenido de la estructura.
Introducción
Sismo destruyó el corazón de la economía turca
Ankara (ANSA) - El devastador terremoto que sacudió el martes a Turquía agravó la delicada situación económica en la que el país se encuentra desde hace tiempo.
«Devastada la línea vital de Turquía», afirmó ayer un diario local, que puntualizó que las provincias azotadas por el sismo (Estambul, Izmit, Bursa, Sakarya, Eskisehir y Chanakkale) representan 35 por ciento de la economía turca y 45 por ciento de la producción industrial, sobre todo en refinería y petroquímica. Sólo Estambul, una ciudad de 10 millones de habitantes que fue seriamente afectada, cubre 50 por ciento de todas las actividades financieras del país y 22 por ciento del Producto Bruto Interno.
La economía turca se encuentra desde hace tiempo en una fase difícil, sobre todo a raíz de la contracción productiva, una inflación que se resiste a bajar y una fuerte disminución del turismo. Las fábricas podrán volver a operar sólo dentro de varias semanas, cuando sean restablecidas las líneas telefónicas y la infraestructura de energía y comunicaciones como, por ejemplo, las autopistas o las líneas ferroviarias.
En ese contexto, las autoridades anunciaron ayer que la Bolsa de Estambul permanecerá cerrada hasta el martes 24.
Golpe duro
Así, el sismo constituye un duro golpe a las aspiraciones de Turquía, que en los últimos años ha sido protagonista de un impresionante desarrollo económico y que es una potencia regional, de sumarse a la Unión Europea.
«Estamos frente a la mayor calamidad natural de los últimos años, que ha detenido la vida económica en la región del Mar de Mármara, la línea vital de la economía turca», afirmó por otra parte el diario «Hurriyet», tras destacar que gran parte de los establecimientos industriales del país han interrumpido su producción.
El comercio, añadió el diario, bajó sensiblemente su actividad a raíz de problemas con la electricidad, las telecomunicaciones, la falta del agua y el bloqueo de los principales caminos.
Editorial Amfin © 1999 - All Right Reserved
Introducción
Podrá cambiar el lenguaje, pero la percepción de un sismo es la misma a lo largo del tiempo.
Introducción«Año de dos casas y de 1533 tembló una vez la tierra, y fingen que humeaba la estrella que ellos llaman Sitlacholoha, que es lo que nosotros decimos Venus, que es una estrella con quien ellos tenian gran cuenta» (Códice TellerianoRemensis, lámina xxx)
«En el año dos casa hubo un temblor de tierra durante el día, al mismo tiempo que apareció un cometa»
Introducción “Año de dos cañas y de 1507, hubo un eclipse de sol y tembló la tierra y se ahogaron 1800 hombres de guerra en el río de Tuzac, que es delante de Ytzuca, camno ddll Mixteca, yendo que iban a sujetar provincias. Este año se acabó la iglesia del fuego nuevo, porque siempre de cincuenta en cincuenta y dos [años] ascendían lumbre nueva. Esta iglesia estaba en el cerro del Uisasacht (epetl), cuatro leguas de México, cabe Culhuacán. De aquí se llevaba lumbre nueva para toda la tierra, porqué decían que el que tuviese aquel día lumbre en casa le habían de acaecer mil cosas” (Códice Telleriano-Remensis, lámina xxv)
Introducción7 de septiembre de 1611, México D.F.
“Se junte a Cabildo para ver lo que pide el convento de san Agustín y vecinos de esta ciudad de que se tome patrón y abogado de temblores habiendo que hay. Así por la devoción que le tienen, para tener de intercesor de temblores y terremotos ante nuestro señor que estos días ha habido y haber salido las dos y tres veces en este gloriosísimo Santo en que han juzgado voluntad de Ntro. Sr. Que sea intercesor ante su divino acatamiento para la defensa y amparo de esta república. […] prior del Convento de San Agustín”.
Introducción“El temblor de 1902. El 16 de enero, antes de caer la noche, se sintió un fuerte movimiento de tierra acompañado de grandes ruidos subterráneos que produjeron alarma y pavor a los habitantes de Chilpancingo. Se cree que fue trepidatorio, circulatorio y oscilatorio. Destruyó casi toda la población, ocasionando inumerables muertes y heridos, produciendo un pánico indescriptible”
Diseño por Desempeño
COMPORTAMIENTO
Curva de histéresis de un muro diafragma ensayado en laboratorio ante carga cíclica (Flores, 2003)
300
50Dimensiones en cm
Bloque hueco
de concreto,
15x20x40
300Trabe 28x38
2#8 arriba
2#8 abajo
Colu
mna
(28x28)
6#8
E#3@
15,
6E
3@
10
Degradación de Rigidez y falla de un muro diafragma
Ensaye de compresión diagonal (Esteva)
Comportamiento de muro diafragma con marco débil
Ensaye de compresión diagonal (Esteva)
Comportamiento de muro diafragma con marco resistente
Deformación en diversos tipos de muros
Ciclo histerético
( Alcocer et al. )
Estado de Daño Observado Distorsión R / Rinicial V / Vmax Grado de daño
(%)
Fisuras horizontales, por flexión. Fisuras verticales, por flexión,
cercanas al paño de los castillos. 0.04 0.80 0.50 Ligero (I)
Primer agrietamiento de la mampostería, por tensión diagonal o
cortante. 0.13 0.35 0.85 Moderado (II y III)
Inicio de la penetración del fisuramiento inclinado en los extremos
de los castillos. 0.20 0.27 0.90 Fuerte (IV)
Agrietamiento en forma de “X” en todos los paneles de
mampostería. 0.23 0.24 0.98 Fuerte (IV)
Aplastamiento del concreto, agrietamiento horizontal distribuido en
la altura de los castillos. 0.32 0.18 1.00 Fuerte (V)
Concentración de grietas diagonales en los extremos de los
castillos. Desconchamiento del recubrimiento de concreto. 0.42 0.13 0.99 Grave (V)
Concentración de daño en los extremos inferiores de los castillos.
Plegamiento del refuerzo longitudinal (deformación en “S”). 0.50 0.10 0.80 Grave (no se clasifica)
Clasificación de acuerdo a la tabla 6.5 de Rodríguez y Castrillón (1995)
Daño en muros de mampostería
Reducción en Rigidez
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
K/K
in
icia
l
Distorsión, R [cm/cm]
Estado de Daño
Reducción en Rigidez
Fisuras en murosHundimiento diferencial
Desplazamiento
por sismo, viento
o temperatura
IntroducciónEl libro de mampostería se orienta a mostrar las últimas investigaciones realizadas en nuestro medio, en cuanto al comportamiento de la mampostería, a la vez, de señalar su enfoque práctico.
Se refiere al comportamiento de la mampostería, su diseño y su detallado, entre otros capítulos
En este contexto, resalta la necesidad de incluir un capítulo orientado a los aspectos fundamentales de la construcción para lograr que lo realizado, se ajuste a lo proyectado.
IntroducciónEl medio actual, exige una relación estrecha entre los aspecto de costo, calidad y tiempo de construcción, pues los márgenes de utilidad son cada vez más estrechos.
Se han estado presentando con más frecuencia, cambios en la calidad y tipo de materiales, especialización de la mano de obra, herramientas y acabados, lo que obliga a una mayor capacidad de adaptación.
El capítulo se enfoca por lo tanto, a indicar los aspectos fundamentales que deben mantenerse para una construcción de calidad.
Organización del Capítulo de ConstrucciónAspectos Generales
Trabajos previos
Cimentación
Muros
Techos
Supervisión y control de calidad
Programación de obra
Aspectos Generales
Aspectos Generales
La construcción, cómo cualquier actividad de tipo artesanal, contiene una gran cantidad de modismos regionales, por lo que inicia el capítulo con un resumen de los principales términos empleados.
Énfasis en considerar que en una construcción de mampostería es tanto importante la calidad de cada una de sus partes, como la integración de éstas y su interacción.
Aspectos GeneralesCimentación. Constituye el apoyo de la construcción, siendo un eslabón fundamental entre ésta y el suelo. Transmite las cargas al suelo y debe considerar aspectos como deformación, estabilidad, resistencia y efectos a construcciones vecinas.
Muros. Son elementos verticales en donde dos de sus dimensiones son sensiblemente mayores a la tercera. Constituyen las paredes de la construcción y, por tanto, la delimitación de las áreas interiores.
Losas. Son las superficies horizontales sobre las que se desarrollan las actividades dentro de la construcción.
Aspectos GeneralesAlbañil. Persona con el conocimiento y habilidad para trabajos de albañilería.
Albañilería. Tipo de obra en donde se emplean piedra, ladrillos, mortero o materiales similares.
Andamio. Armazón que permite a un albañil alcanzar la parte alta de un muro.
Ayudante. Auxiliar de un albañil con conocimiento básico para la preparación de mezclas y acarreo de materiales.
Cabo. Albañil con el conocimiento para coordinar una cuadrilla y avance en un frente de obra.
Charola. Bandeja para depositar el mortero de un tamaño que permita que el albañil pueda cargarla. Se recomienda sea de un material ligero y no absorbente.
Trabajos Previos
Trabajos Previos
Este capítulo se orienta a las actividades anteriores al inicio de obra, al ingresar al terreno.
Se debe considerar las condiciones del terreno, así como la localización de posibles afectaciones a vecinos.
El desarrollo de conjunto de viviendas en terrenos altamente compresibles, debe ser planeado para lograr el mejor comportamiento.
Trabajos Previos
Trabajos Previos
Precauciones elementales se comentan:
- Banco de nivel.
- Puntos de referencia
- Revisión de la cimentación de construcciones vecinas
- Confirmar sea en efecto, el terreno donde se debe construir.
Cimentación
Cimentación
Este capítulo resume conceptos generales de cimentaciones para edificaciones de mampostería.
Contiene un resumen de términos y procedimientos en diversos tipos de suelo.
Plantea la importancia de elementos alrededor de las viviendas, como lo son las banquetas.
Cimentación◦ Elementos de la cimentación
Superficie de desplante: Área que ocupa la cimentación.
Contratrabe. Elemento estructural con la capacidad de resistir la flexión originada por la reacción del suelo.
Trabe de liga. Elemento estructural con la capacidad de resistir el momento flexionante transmitido por las columnas.
Zapata. Elemento base de columna o muro. Transfiere las cargas al suelo. Puede ser aislada o corrida, así como de lindero o interior.
CimentaciónEs importante comentar que suele considerarse la solución de la cimentación sin tomar en cuenta el efecto de las cimentaciones vecinas. Cuando se superponen los bulbos de presión, es posible se tengan hundimientos diferenciales o bien, inclinaciones de los inmuebles.
Cimentación. Desplante- Verificación del trazo
- Excavación y preparación del fondo
- Paso de tuberías
Cimentación. Piedra NaturalComentarios sobre los cuidados en la fabricación de este tipo de cimentación.
Selección de la piedra
Cajas para instalaciones
Dala de enrase
Proceso de construcción, iniciando con la forma de los escarpios.
Cimentación. Zapatas corridasPor el diseño y el proceso constructivo, se pueden distinguir tres tipos de solución:
a) el concreto llena totalmente el espacio de la trinchera hasta el enrase con la cota del terreno natural o plataforma,
b) el concreto reforzado tiene un espesor determinado por el diseño y sobre la misma se coloca una contratrabe,
c) se cuela la losa de la zapata y se colocan “n” hiladas de piezas de mampostería hasta llegar al nivel de enrase con el terreno natural o plataforma.
Cimentación. Losa de cimentaciónEsta solución es muy utilizada actualmente en los desarrollos habitacionales debido, principalmente, al tiempo de ejecución y al costo de ésta.
Proceso:
- Limpieza del terreno
- Mejoramiento de la subrasante
- Construcción de la plataforma
- Excavación de trincheras para contratrabes
- Colado de la plantilla de cimentación .
- Colocación del acero de refuerzo
- Colocación del concreto.
- Terminado de la superficie.
Cimentación. Suelos altamente compresiblesLa escasez de suelo y el costo de éste ha propiciado la construcción en terrenos vírgenes, es decir, que no han tenido construcción alguna además de ser altamente compresible como es el caso de las arcillas saturadas comunes en la periferia de la Cd de México, en el antiguo lago de Texcoco.
Cimentación. En arenasLa arena es un suelo de tipo granular con poco o nulo cementante. Esto conlleva a condiciones complejas ya que no es un suelo susceptible de compactación o, antes bien, de una compactación limitada.
Ante la presencia de agua, por la lubricación que se presenta entre las partículas, puede presentarse la posibilidad de la licuación, esto es, la pérdida repentina de capacidad de soporte ante un movimiento intenso.
1.- Confinar adecuadamente la cimentación para evitar se desplace la arena e ingrese agua a la misma, ya sea freática o superficial.
2. – Construcción de banquetas alrededor de la construcción para evitar el ingreso de agua a la cimentación.
3.- En algunos casos, considerar pilas cortas asentadas en un estrato de mayor resistencia.
4.- En suelos susceptibles a colapso, no construir a menos que se trate de cargas pequeñas que permitan emplear presiones de contacto de baja intensidad
Muros
MurosLa mampostería es en especial sensible al procedimiento y calidad como se construya.
Su comportamiento depende de factores como
- la correcta conexión de los muros,
- la integridad del muro,
- el apoyo de cargas concentradas,
- el detallado de huecos,
- el anclaje de castillos,
- el paso del drenaje en cimentación,
- entre otros más
Muros. PartesParamento.
Aparejo.
Hilada.
Junta.
Paño.
Contrapaño.
Castillo.
Dala.
Muros. TiposMuros Estructurales◦ Diafragma
◦ Confinados
◦ Con refuerzo interior.
◦ No reforzados
Muros no estructurales
Muros. Preparación del sitio de trabajo
circulación
avance del día
forma del tendido
plasticidad del mortero
personal de apoyo
Muros. Bloques y ladrillosPiezas macizas : aquéllas que tienen en su sección transversal más desfavorable un área neta de por lo menos 75 por cien-to del área bruta, y cuyas paredes exterio-res no tienen espesores menores de 20 mm.
Piezas huecas: Son las que tienen, en su sección transversal más desfavorable, un área neta de por lo menos 50 por ciento del área bruta; además, el espesor de sus paredes exteriores no es menor que 15 mm
Muros. MorteroEl mortero es una mezcla de agregado fino, generalmente arena y uno o varios aglutinantes y agua.
Como aglutinantes se puede emplear cemento, cemento blanco y/o calhidra.
La lechada se diferencia del mortero en que no emplea agregado fino.
De acuerdo con el Reglamento de Construcciones del Distrito Federal 2017 (RCDF-17), el mortero se clasifica en tipo I y II con base en su resistencia, la cual debe ser al menos 12.5 MPa (125 kg/cm²) y 7.5 MPa (75 kg/cm²), respectivamente.
Muros. AparejosEl aparejo es la forma de disponer los tabiques
Hilada: Cada uno de los tendidos de la pieza a lo largo de toda la longitud de la pared.
Junta: el lugar ocupado por el material ligante. Debe ser de espesor constante, formando una línea continua horizontal y discontinua vertical. (tabique cuatrapeado)
Paramento: Superficie interior o exterior de las paredes. Pueden ser visibles o no.
Cara o paño: Paramento sobre el que se tiende el hilo y se busca la mayor calidad.
Contracara o contrapaño: Paramento opuesto a la cara.
Muros. AparejosEl aparejo es la forma de disponer los tabiques
Hilada: Cada uno de los tendidos de la pieza a lo largo de toda la longitud de la pared.
Junta: el lugar ocupado por el material ligante. Debe ser de espesor constante, formando una línea continua horizontal y discontinua vertical. (tabique cuatrapeado)
Paramento: Superficie interior o exterior de las paredes. Pueden ser visibles o no.
Cara o paño: Paramento sobre el que se tiende el hilo y se busca la mayor calidad.
Contracara o contrapaño: Paramento opuesto a la cara.
Muros. AparejosA soga o a hilo: Tabique colocado con su mayor dimensión paralela al eje del muro.
A tizón: Tabique colocado con su mayor dimensión perpendicular al eje del muro.
A canto: Tabique asentado sobre su cara longitudinal de menor área.
Muros. AparejosCapuchino: ancho nominal 7 cm Piezas de canto y al hilo
Media Asta: ancho nominal 14 cm Piezas al hilo. Es el aparejo más empleado
Tres cuartos de asta: Ancho nominal 21 cm. Dos capas al hilo con un tabique de canto y al hilo
De asta: Ancho nominal 28 cm. a) Hiladas al tizón. b) Una hilada al hilo y una segunda a tizón.
Comportamiento de muro diafragma con marco resistente
Ensaye de compresión diagonal (Esteva)
Comportamiento de muro diafragma con marco débil
Deformación en diversos tipos de muros
Muros. ColocaciónColocación del mortero
Uso de reglas en los extremos
Espesores de juntas
Comentarios sobre la calhidra, arena
Superficie para preparar el mortero
Ritmo de obra
Consistencia del mortero
Muros. CastillosLas funciones de los castillos son:
Dar confinamiento al muro lo que proporciona capacidad de deformación.
Proporcionar resistencia a volteo al muro.
En caso de carga lateral, permitir una mejor distribución de la misma hacia el interior del muro.
Proporcionar resistencia a flexión.
Muros. DalasPermite una repartición de la carga de la losa sobre el muro de una forma uniforme
Junto con los castillos, confina al muro y permite un mejor comportamiento ante carga lateral, incrementando la capacidad de deformación.
Une los muros perpendiculares a los que conecta el muro sobre el que se encuentra
Sobre huecos como puertas y ventanas, permite el amarre de los muros laterales y evita la concentración de fuerzas en las esquinas de los vanos
Muros. Vanos en puertas y ventanasLos huecos son interrupciones en la capacidad de resistencia de un muro, alterando su comportamiento.
Es esencial su correcto detallado. Los huecos mayores a 60 cm deben rodearse de castillos y dalas
Existen huecos menores, sin embargo, que por su posición o por al del muro en que se encuentran, que también deben reforzarse.
En lo posible, deben evitarse las ventanas con antepecho, en el extremo del edificio, como se muestra a continuación, son preferibles las ventanas de piso a techo, ya que se logra un muro que en efecto ayude al que se acoplan en forma perpendicular
Muros. InstalacionesRecomendaciones para:
Colocación en piezas huecas
Inclusión de piezas huecas, en caso de muros de piezas multiperforadas.
Pasos en losas
Canalización en losas de cimentación
Muros. ApuntalamientoApuntalamiento por condición de seguridad de los trabajadores.
Estabilidad del muro
Se muestra ejemplo de muro con riesgo
... Fabricación 1
El mortero debe cubrir totalmente las caras horizontales y verticales de piezas multiperforadas.
Espesor de junta horizontal 10 a 12 mm. Mínimo 6 mm.
... Fabricación 2
... Fabricación 3
... Fabricación 4
Anclaje de muro de concreto
Techos
Techos.Tiposcolados en sitio: aquellos donde la colocación de concreto se realiza en el lugar que ocupará.
prefabricados: aquellos en donde la losa o elementos de ésta, se cuelan fuera del lugar, se colocan y se fijan. Posiblemente se realice un colado adicional posterior.
Techos.Cimbrado y descimbrado
Diseño de la cimbra
Apuntalamiento
Soporte de viguetas
Apuntalamiento de niveles inferiores
Precauciones
Techos.Losas de vigueta y bovedilla
Recomendaciones:
- Apoyo
- Manejo
- Apuntalamiento
- Acero de las trabes
Supervisión y Control de Calidad
Control de Calidad
Concepto Especificación Muestreo sugerido
Apariencia No debe haber presencia de grasa, fisuras, despostilladuras
(muros aparentes) o algún otro desperfecto en las superficies
de muro
4 muros por planta de vivienda
Aparejo Cuatrapeado 4 muros por planta de vivienda
Muros a tope Deben estar conectados con el muro ortogonal 1 muro por planta de vivienda
Plomo Menos de 0.004 de la altura y de 1.5 cm 4 muros por planta de vivienda
Espesores de junta Menor de 1.2 cm horizontal con acero y de 1.0 cm sin acero.
Mínimo 0.6 cm.
3 juntas en 4 muros por vivienda
Penetración de mortero en alvéolos 1.0 en piezas. 1 muro por planta de vivienda
Colado de castillos en piezas huecas Colado completo 2 castillos por planta de vivienda
Colado de piezas huecas traslapadas con
multiperforado
Colado completo 2 piezas por planta de vivienda
Colocación de acero en castillos No se traslape más del 50% del acero en una misma sección. 2 castillos por planta de vivienda
Colocación de acero horizontal Sin traslapes, y anclado en extremos con ganchos a 90° en el
plano del muro.
2 hiladas por planta de vivienda
Control de CalidadPropiedades índice
𝑓𝑓 ’𝑝 resistencia de diseño a compresión de las piezas, referida al área bruta, MPa (kg/cm²)
f’m: resistencia a compresión para diseño de la mampostería, referida al área bruta, MPa (kg/cm²)
v’m: resistencia a compresión diagonal para diseño de la mampostería, referida al área bruta, MPa (kg/cm²)
Absorción.
𝑓𝑓 ’𝑗 resistencia a compresión para diseño del mortero o de cilindros de concreto de relleno, MPa (kg/cm²).
Programación de Obra
La programación correcta de una obra es uno de los factores esenciales para asegurar la calidad de la misma.
La construcción de una obra tiene como fin una utilidad, la cual no es necesariamente de tipo monetario. Para lograrlo deben controlarse los cuatro rubros: ingreso, costo, tiempo y calidad.
El ingreso y costo conllevan al flujo de obra, que debe estar acorde al ritmo que se pretenda lograr. La liquidez debe cuidarse para que el trabajo en campo no se vea interrumpido y, por ende, se alargue el tiempo y se reduzca la calidad. Estos cuatro factores están íntimamente ligados, la afectación en uno tendrá repercusiones en los otros tres