Albañileria Marzo 2005 - Ing Julio Arango Ortiz

Albañileria Estructural

Ing. Julio Arango Ortiz

Marzo 2005

CAPITULO PERUANO DEL AMERICAN CONCRETE INSTITUTE

ACI - PERU

IMPORTANCIA DE LA ALBAÑILERIA

CONSTRUCCION URBANA Entre el 60% y 70% de la construccion

urbana es de albañileria.

CONSTRUCCION RURAL Entre el 90% al 100% de la construccion

rural es en albañileria.

CONSTRUCCION INFORMAL Gran proporción en albañileria.


CONSTRUCCION URBANA Entre el 60% y 70% de la construccion

urbana es de albañileria.

CONSTRUCCION RURAL Entre el 90% al 100% de la construccion

rural es en albañileria.

CONSTRUCCION INFORMAL Gran proporción en albañileria.


Edificio Aporticado de concreto armado(Muros de Albañileria usados como cierres y particiones)

COSTO = 1

Edificio de Muros Portantes(Muros de Albañileria como elementos principales de la estructura)

COSTO = 0.75


Características Básicas de la Albañilería

La albañilería es un material estructural compuesto por por unidades de albañilería asentadas con algún mortero ó unidades de albañilería apiladas, en cuyo caso son integradas con concreto líquido. Material Heterogéneo y Anisotrópico. Elevada resistencia a la comprensión [depende de

la Unidad de Albañilería (U.A)]. Escasa resistencia a la tracción (depende de la

adhesión entre U.A., y el mortero). Variabilidad.

El Muro de Albañilería

La albañilería se ha usado para construir elementos diversos (arcos, columnas, tableros,etc) su expresión fundamental y preponderante es el muro.

Determinadas las cargas y el tipo de acciones al que estará sometido, deberá fijarse su espesor, y cuando corresponda su refuerzo (acero) para que sea seguro ante las diferentes solicitaciones.

Se debe estudiar su comportamiento en el rango inelástico, para definir su ductilidad y su capacidad de disipación de energía.


Agrietamiento Es la causa más frecuente de fallas en el

comportamiento de la albañilería, debe evitarse. Se produce por:

Deformaciones que inducen esfuerzos en exceso de la resistencia en tracción.

Imposición de cargas (por ejemplo asentamientos diferenciales)

Cambios volumétricos Sismo o acciones de Viento.

Se ubican de preferencia en las interfases mortero-unidad.


Agrietamiento Su clasificación es:

Muy Finas: Aberturas menores a 0.1mm no dañan la albañilería

Finas: Aberturas hasta 0.4 mm No dañan la albañilería, se recomienda corregir.

Inaceptables: Aberturas mayores a 0.4 mm, se debe reparar.


REFUERZO:Incorporacion de Armadura La armadura no aumenta la resistencia

de la albañilería a la fisuración, su acción esta orientada a limitar su propagación y a obtener ductilidad.

En el caso de sismos, el agrietamiento solo puede ser controlado con configuraciones correctas.

Aumenta la resistencia última.

El Muro de AlbañileríaREFUERZO:Incorporacion de Armadura Formas de Incorporar la Armadura:

En elementos de concreto armado verticales y horizontales que enmarcan el Muro y que son vaciados posteriormente a la construcción de la albañilería (albañilería Confinada).

Difundida vertical y horizontalmente en alveolos y canales de las unidades de albañilería integradas mediante concreto líquido (albañilería armada).

Vertical y horizontalmente en el espacio entre dos Muros de albañilería (albañilería Armada Laminar).


Unidad de Albañilería La unidad de albañilería es el componente

básico para la construcción de la albañilería.

Se denominan : Ladrillos: se manejan con una sola mano. Pesan

hasta 4 kg Bloques: se manipulan con las dos manos.

Pesan hasta 15 kg Se elaboran usando arcilla, silice-cal ó

concreto como materia prima.

Unidad de Albañilería

Tipos de unidades de albañilería: su tipología se realiza basandose en la superficie bruta de la cara de asiento. Unidades Sólidas. Unidades Huecas. Unidades Alveolares. Unidades Tubulares.

Pueden ser fabricadas de manera artesanal ó industrial.

Unidad Alveolar

Unidad de AlbañileríaPropiedades de las Unidades de Albañilería Las propiedades principales deben entenderse en su relación con el producto terminado que es la albañilería. Resistencia a la comprensión. Resistencia a la tracción (a la tracción indirecta ó a la

tracción por flexión). Variabilidad Dimensional. Alabeos Succión o Velocidad de absorción en la cara de asiento.

Unidad de AlbañileríaResistencia a la Compresión Es por si sola la principal propiedad de la unidad de albañilería

se mide en el ensayo de comprensión estandar. Se usan medias unidades secas.

Modulo de ElasticidadEb = 400 f’b para unidades de arcilla

Eb =1000 f’b para unidades de concreto

Eb = 800 f’b para unidades de silice-cal

A

Pf ub '

Unidad de AlbañileríaResistencia a la Tracción La falla ocurre por tracción diagonal. Existen dos

ensayos : Ensayo de Tracción Directa

Ensayo de Tracción por Flexión

b

utb tb

Pf

2

'

22

3'

b

urb

tb

LPf

Unidad de AlbañileríaVariabilidad Dimensional Define la altura de las hiladas ya que se manifiesta,

con mayores variaciones, en la necesisdad de aumentar el espesor de la junta.


Alabeo Se manifiesta en

concavidades o convexidades en las caras de asiento.

Se miden con una regla y una cuña graduada.

Unidad de AlbañileríaSucción Es la medida de la avidez de agua de la unidad de albañilería

en la cara de asiento y es la característica fundamental para definir la relación mortero-unidad en la interfase de contacto.

Para el ensayo, se pasa el espécimen(Ps) se coloca sobre los soportes del equipo, durante un minuto, se retira, se le seca con un paño y pesa (Pm).

Luego la succión se obtiene:

donde A es el área de contacto de la unidad con el agua. La succión se expresa en gramos/200cm2/minuto o

simplemente gramos.

A

PPSucción sm 200

Clasificación La Clasificación de las unidades de albañilería se hace con el

propósito de racionalizar su aplicación. Las bases de la clasificación deben ser las propiedades

estructurales y de durabilidad.


Mezcla de aglomerantes y agregado fino a los cuales se añadira la máxima cantidad de agua que proporcione una mezcla trabajable, adhesiva y sin segregación del agregado.

Mortero : Adherencia

Concreto : Resistencia a la Compresión

Mortero

ADHESION:

La adhesión del mortero con la U.A. Es de

naturaleza mecánica, y depende de los contenidos

de sales en el cemento,cal y agua en la junta de

mortero, de la succión de la U.A. y de la capacidad

de los poros capilares de albergar los cristales de

ETRINGITA

Mortero

Mortero

INGREDIENTES CEMENTO: Portland Tipo I ó II, Portland Adicionados para

Albañilería. Es el responsable del valor de la adhesión y de la resistencia a la compresión.

CAL HIDRATADA: Es responsable de aumentar sustantivamente la adhesión, esto por que posibilita la máxima extensión del mortero.

ARENA: Puede ser natural o fabricada. Debe satisfacer la granulometría. La arena es el agregado inerte en la mezcla del mortero, reduce la riqueza de los aglomerantes aumentando su rendimiento.

Mortero

INGREDIENTES AGUA: Es el componente que determina la consistencia o fluidez

del mortero. Se puede añadir agua para recuperar la consistencia

(RETEMPLADO). Debe ser bebible.

ADITIVOS: No son necesarios ni deseables para los morteros

usados en albañilería.

CLASIFICACION

Para fines estructurales se clasifican en tipo P empleado en

muros portantes y NP empleado para muros no portantes.

Mortero

El Reglamento indica las siguientes proporciones en volumen:

Mortero

a. Cuando se emplee cemento Portland y cal hidratada:

Tipo Cemento Cal Arena

P1 P2NP

111

0 a 1/40 a 1/2

-

3 a 3 1/24 a 5

Hasta 6

MEZCLADO

El mezclado de los componentes del mortero debe hacerse a maquina, solo los ingredientes secos; el albañil, en su batea, agregará el agua.

RETEMPLADO : Si es posible

Mortero

El concreto líquido se usa en la albañilería armada, con el fin de lograr la integración de la armadura con la albañilería, al llenar con este material los alveolos. Para ello tiene una muy elevada trabajabilidad.

CARACTERISTICAS: Elevada trabajabilidad (Slump 11”) Relación agua/cemento (a/c) entre 0.8 @ 1.2 Se genera gran adhesión entre concreto líquido y U.A.

INGREDIENTES: Los mismos del concreto: Cemento Portland 1, 1P y Cal. Agregado grueso (confitillo). Agregado fino (arena gruesa) Agua.

Concreto Líquido

PROPORCIONES: A continuación se muestran dos proporciones para obtener concreto líquido: grueso y fino.

Concreto Líquido

Tabla: TIPOS DE CONCRETO LIQUIDO (PROPORCIONES EN VOLUMEN)

Es necesario, en función de la altura, dejar registros de inspección y de

limpieza (ver figura) en la parte inferior del muro a llenar.

Tipo de concretoliquido

Cemento Cal Agregado (medidoHúmedo suelto) Arena Confitillo

Fino 1 0 - 1 / 10 2 ¼ a 3 No

Grueso 1 0 - 1 / 10 2 ¼ a 3 1-2

Concreto Líquido

Se emplea para reforzar los elementos de concreto que enmarcan la albañilería confinada y para reforzar la albañilería armada y la albañilería laminar.

Es del mismo tipo que el usado en concreto armado. Se debe procurar usar la mayor cantidad de barras

con el menor diámetro posible. Merece especial importancia detallar la utilización

de refuerzo en la junta del mortero. Debe hacerse con alambres delgados cuyo diámetro no exceda la mitad del espesor nominal de la junta.

Acero

Acero

Construcción de los Muros

Determinación del Espesor de las Hiladas En función de la variabilidad dimensional de la altura de la U.A. En función del espesor mínimo recomendable.

El Espesor Recomendable por Adhesión, para Condiciones Normales de Asentado: 9 a 12 mm

El espesor exacto de la junta se precisará en función de calibrar la altura de las hiladas, para que sean submúltiplos de la altura del muro(escantillones).

No Son Aceptables Juntas de mortero muy gruesas (reducen la resistencia a la

comprensión de la albañilería). Juntas de mortero muy delgadas (reducen la resistencia a la tracción de

la albañilería).


Determinación del Espesor de las Hiladas


Determinación del Espesor de las Hiladas


Tratamiento de la Succión de la U.A.

Succión es la velocidad inicial de absorción en la cara de asiento de la

U.A.

Es indispensable para lograr la adhesión.

Cuando es excesiva hay que controlarla.

El tratamiento de succión implica, estrictamente hablando,

humedecer totalmente la unidad de albañilería y dejar luego que se

sequen las superficies.


Tratamiento de la Succión de la U.A.

Succión de 20 gramos o menos : No deben ser humedecidas.

Succión mayor de 40 gramos : Indispensable humedecerlas.

Succión entre 20 y 40 gramos : Preferible no humedecerlas.

Las unidades de albañilería de arcilla, casi siempre deben asentarse

algo húmedas.

Las unidades de sílice-cal ó de concreto no deben asentarse húmedas.


Proceso de Asentado de las Unidades

El arte de asentar unidades consiste en estrechar al máximo el contacto

tanto horizontal como vertical de la unidad con el mortero, y el de

uniformizar dicho contacto en todas las interfases mortero-unidad.

En el caso de ladrillos, estos se colocan con una mano, y con la otra

manipulan el bandilejo, se colocan presionando tanto sobre la junta

horizontal como sobre la junta vertical.


Proceso de Asentado de las Unidades

En el caso de bloques, las superficies verticales son empastadas con

mortero mientras estan apoyadas en el suelo, luego la unidad se

levanta con las dos manos y se coloca a presión ajustando la junta

vertical y la junta horizontal.

El asentado implica presión vertical y horizontal.

Debe evitarse el “bamboleo” de la unidad o su retiro momentáneo.

Esto destruye la adhesión inicial, que es muy importante.|

Construcción de los MurosTratamiento de Juntas La operación tiene como propósito ajustar y sellar las juntas de

mortero. El tratamiento de las juntas horizontales y verticales deben

efectuarse una vez terminada una parte del asentado del muro y mientras el mortero aún está plástico.

El ancho útil del muro (b) se mide desde el interior de la junta tratada.

Hay tratamientos de juntas que no son recomendables


Operaciones Relacionadas con el Concreto Líquido Deben tomarse las precauciones necesarias para que la colocación

del concreto líquido se efectúe en una operación sin tropiezos ni

interrupciones y para que el contacto del concreto y las unidades sea

total y permanente.

Se debe mantener los alveolos verticales de la albañilería limpios, sin

rebabas de mortero.

Para lograrlo se debe protejer el alveolo en el proceso de asentado de

las unidades con un “isopo” de espuma plástica que va subiendo

conforme progresa el asentado.

Deben dejarse “ventanas” o huecos de control en la base del muro.


Ritmo de Construcción

En la ejecución de un muro con unidades asentadas con mortero de

cemento portland se recomienda no construir más de la mitad de la

altura del muro, con un máximo de 1.40m., por jornada de trabajo.

El colocar un número excesivo de hiladas sobre un mortero que aún

no ha adquirido una rigidez adecuada, puede ocasionarle su

deformación, esto de por si es negativo, puede atentar contra el

plomo y/o alieamiento del muro.


Cuidado de los Muros

Los muros recién construidos tienen una estabilidad precaria y una

resistencia a la tracción muy reducida.

No deben ser sometidos a golpes o vibraciones, y tampoco servir de

apoyo a otros procesos constructivos, por ejemplo los puntales de

encofrado.

No se debe permitir romper o picar los muros, ya que se estaría

rompiendo o debilitando un elemento estructural.

Muros No Portantes

Por muro no portante, se entiende aquel que ha sido diseñado

y construidos en forma tal que sólo lleven cargas provenientes

de su peso propio (parapetos, tabiques y cercos).

Estos muros podrán ser construidos con unidades de

albañilería sólidas, huecas ó tubulares

Los muros no portantes de albañilería no reforzada debe ser

arriostrado a intervalos tales que satisfagan las exigencias del

espesor mínimo.

Muros No Portantes

Los muros no portantes de albañilería armada serán

reforzados de modo tal que la armadura resista el integro de

las tracciones, no admitiéndose tracciones por flexión

mayores a 1.33 kg/cm2 en la albañilería.

Los arriostramientos serán diseñados como apoyo del muro

arriostrado, considerando este como una losa y sujeto a

fuerzas horizontales perpendiculares a él.

Los arriostramientos deben tener la resistencia, estabilidad y

anclaje adecuados para transmitir las fuerzas actuantes a

elementos estructurales adyacentes o a la cimentación.

Muros No Portantes El espesor mínimo de un muro no portante se calculará

mediante la siguiente expresión:

t = U s ma²t = Espesor efectivo mínimo (en metros)U = Coeficiente de uso del Reglamento Sísmico

s = Coeficiente dado en la Tabla N°1

m = Coeficiente dado en la tabla N°2

a = Dimensión crítica (en metros) indicado en la tabla N°2

b = La otra dimensión del muro

Este espesor mínimo se verificará para las fuerzas de viento o sismo, usando los esfuerzos admisibles para tracción por flexion correspondientes a albañilería no reforzada.

Muros No Portantes

3

2 1

Tabiques 0.28 0.20 0.09

Cercos 0.20 0.14 0.06

Parapetos 0.81 0.57 0.24

Tabla N° 1 : Valores de s

Tabla N°2 : Valores de m

Caso 1: Muro con cuatro bordes arriostrados

a = Menor Dimensión

b / a = 1.0 0.0479

1.20.0627

1.40.0755

1.60.0862

1.80.0948

2.00.1017

3.00.1180

000.125

Muros No PortantesTabla N°2 : Valores de m

Caso 2 : Muro con tres bordes arriostrados

a = Longitud del borde libre b /a = 0.5 0.060

0.60.074

0.70.087

0.80.097

0.90.106

1.00.112

1.50.128

2.00.132

000.133

Tabla N°2 : Valores de m

Caso 3 : Muro arriostrado sólo en sus bordes horizontales a = altura del muro

m = 0.125

Caso 4 : Muro en voladizo a = altura del muro

m = 0.5

Diseño de Muros No PortantesDeducción de la Fórmula Mostrada en el Reglamento

El peso por m² de muro:

2/18

.100

1800

mKgtP

cmentt

P

tP

La carga sísmica perpendicular al plano del muro:

Wh = ZUC1P (Normas de Diseño Sismo-Resistente)

Wh = ZUC1 18 t ( Kg / cm² )

Diseño de Muros No Portantes

Deducción de la Fórmula Mostrada en el ReglamentoEl momento actuante se puede definir por :

Ma = m w h a² (Kg x m / m) Ma = m ( ZUC1 18t ) a²

Donde m es un coeficiente de momento y a es la luz de cálculo.

El momento resistente (Unidades de Albañilería Sólida):

)/(6

100 2

mcmKgft

fSM ttr

Usando ft = 1.33 Kg / cm² para morteros con cal e igualando el momento

resistente al momento actuante podemos hallar el espesor:

Ma = Mr

Diseño de Muros No PortantesDeducción de la Fórmula Mostrada en el Reglamento

:33.16

10010018

2

12 dondede

ttZUCma

t = U (81.2 ZC1) ma²

Cambiando de unidades, t y a en metros:

t = U ( 0.812 ZC1 ) ma²

La Norma E-070 de albañilería del Reglamento Nacional, llama s al factor encerrado entre paréntesis (0.812 ZC1), de esta manera se obtiene la

expresión:

t = U s ma²


Ejemplo N°1Determinar distancia máxima entre arriostres en un muro de cerco: Datos:

Espesor t = 14 cmMortero con calAltura del muro h = 2.00 mts.U = 1.0A construirse en Lima, Z = 1.0En este caso, se trata de un muro de cerco con 3 bordes arriostrados


Ejemplo N°1Expresión del Reglamento: T = U s ma²

Para cerco con mortero con cal en zona sísmica 1 de la tabla N°1: s = 0.20

Entonces: 0.14 = ( 1 ) ( 0.20 ) ma² ma² = 0.70

Utilizando la Tabla N°2 tantearemos para varios valores de a y m:

Es decir se requeriría colocar arriostres cada 2.85 mts

b A b / a m M a²

2.0 2.0 1.0 0.112 0.448

2.0 3.3 0.60 0.074 0.8059

2.0 2.85 0.70 0.087 0.7067


Ejemplo N°2Determinar espesor mínimo de un muro, para un espaciamiento dado de arriostres y con viga solera en extremo superior, a constituirse en Arequipa y usando mortero con cal.

Datos:

Mortero con calDimensiones del paño L = 3.50 ; h = 2.00

Considerando U = 1, nuestro problema es hallar el espesor mínimo para las condiciones dadas.

En este caso, se trata de un muro de cerco, con 4 bordes arriostrados.


Ejemplo N°2Expresión del Reglamento:

T = U s ma² Para cerco con mortero con cal en zona sísmica 3 de la tabla N°1

s = 0.20

De la tabla N°2:Caso 1: Muro con cuatro bordes arriostrados

a = la menor dimensión, es decir a = 2.00 m

Entonces:b = 3.50 m

75.100.250.3

/ ab


Ejemplo N°2

Interpolando linealmente (tabla N°2)

m = 0.0927

Entonces:

t = ( 1 ) ( 0.20 ) ( 0.0927 ) ( 2.00 )²

t = 0.074 mts.

El espesor mínimo del muro, para las condiciones dadas, es de 7.4 cm.


Ejemplo N°3Determinar espesor mínimo requerido para un cerco de 2 mts. de alto, sin arriostres, a constituirse en Lima.

Datos:

Mortero con cal

Altura del muro h = 2.00 mts.

U = 1.0

En este caso tenemos un muro en voladizo

Expresión del Reglamento:

t = U s ma²

Para cerco y mortero con cal en zona sísmica 1, de la Tabla N°1

s = 0.20


Ejemplo N°3

De la tabla N° 2: Muro en voladizo (caso 4)

a = 2.00

m = 0.5

t = ( 1 ) ( 0.20 ) ( 0.5 ) ( 2.00 )²

t = 0.40 mts.

El espesor mínimo para un muro de 2 mts. de alto, sin arriostres es de 40cm


Ejemplo N°4Determinar el espesor mínimo de muro para un parapeto de azotea de 1.0 mts. de altura, sin arriostres, a construirse en Arequipa. Datos:

Mortero con calAltura parapeto = 1.0 mts. U = 1.0

De acuerdo al Reglamento :t = U s ma²

De la tabla N°1:s = 0.81

De la tabla N°2: m = 0.5

Luego: t = ( 1.0 ) ( 0.81 ) ( 0.5 ) ( 1.0 )²t = 0.40 mts.

Se requiere un espesor de 40 cm.


Ejemplo N°5Determinar el espesor mínimo ( t ) de un muro de cerco a construirse en la UNSA que tiene los arriostres (t x 25 cm) espaciados 4.50 m., entre ejes, y se usará una viga solera en el extremo superior de (t x 20 cm) y que tiene una altura de 2.70 m. Se usará mortero sin cal. Se determinará el espesor usando lo indicado en el Reglamento Nacional de Albañilería (E-070), y también usando un método racional de diseño, Comparar ambos resultados.

U=1.5 Z=0.4 C1=0.5


Ejemplo N°5t = U s m a²De la tabla N°1: para s = 0.2 x 1.33 = 0.266 (mortero sin cal)De la tabla N°2: para a =2.5 y b =4.25

Interpolando obtenemos:7.15.2

25.4

a

b

25.20905.0266.05.1 t

WS = Z x U x C1 x P P = 1800 x t = 1800 t Kg / m²

WS = 0.4 x 1.5 x 0.5 x 1800 t WS = 540 t Kg / m²

M a = 220 t Kg x mt

cmt 23

25.4

5.2

5.2

25.418

5.225.4540 tM a

t = 0.226m.

Encontramos los momentos actuante y resistente, los igualaremos y obtendremos el espesor “t”

m = 0.0905


Ejemplo N°5

MR = 1666 t² Kg x mt.

220 t Kg x mt = 1666 t² Kg x mt t = 0.132 mt.

t = 13 cm < 23 cm.

22 /000,10/1 mKgcmKgf ct SfMS

Mf ctR

Rct

.6

0.1000,10

2

mtKgt

M R

Ma=MR

Analizando “racionalmente” se pueden obtener espesores mas económicos


Ejemplo N°6Determinar el espesor mínimo (t) que requerirá un parapeto de 1.20 m de alto a construirse en la Universidad Nacional de Iquitos, con albañilería de ladrillo asentado con mortero con cal. Usar el método indicado en el Reglamento de Albañilería, y también un método racional de diseño, usando los valores de esfuerzos máximos permisibles del Reglamento.

t = U s m a²m = 0.5 t = 0.259 t =26 cm.

22.15.024.05.1 t

22max /300,13/33.1 mKgcmKgf ct

6100300,13 2t

MSfM RctR

MR = 2217 t2 (Kgxmt)/m


Ejemplo N°6 WS = Z x U x C1 x P P = 1800 t Kg / m²

WS = 0.15 x 1.5 x 2.0 x 1800 t = 810 t Kg / m²

WSf = 810 t x 1 = 583.2 t Kg / m

MR = Ma 2216.7 t² = 583.2 t

t = 0.262 t = 26 cmComo era de esperar se obtuvieron valores iguales

tt

MLw

M aa 2.5832

2.1810

2

22

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