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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL GIRARDOT- CUNDINAMARCA 2018 UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS MICROSINTETICAS Y MACROSINTETICAS, Y SU VARIACION DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN (F’M) CLAUDIA LORENA MONTEALEGRE GARCÍA ELIANA ANDREA CARVAJAL RICO

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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT- CUNDINAMARCA

2018

UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS

MICROSINTETICAS Y MACROSINTETICAS, Y SU VARIACION DE LA

RESISTENCIA A COMPRESIÓN (F’M)

CLAUDIA LORENA MONTEALEGRE GARCÍA

ELIANA ANDREA CARVAJAL RICO

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UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

SECCIONAL DEL ALTO MAGDALENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA INGENIERÍA CIVIL

GIRARDOT- CUNDINAMARCA

2018

UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS

MICROSINTETICAS Y MACROSINTETICAS, Y SU VARIACION DE LA

RESISTENCIA A COMPRESIÓN (F’M)

CLAUDIA LORENA MONTEALEGRE GARCÍA

ELIANA ANDREA CARVAJAL RICO

Trabajo realizado para optar al título de Ingeniero Civil

Docente tutoría

LILIANA CAROLINA HERNÁNDEZ GARCÍA

Ingeniera Civil, Esp. Diseño y Construcción de vías

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3

Nota de aceptación

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Jurado

Girardot, 06 de julio de 2018

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4

Tabla de Contenido

Pág.

INTRODUCCIÓN 9

1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 10

1.1 PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN 10

1.2 PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN 11

1.3 JUSTIFICACIÓN 11

2. OBJETIVOS 13

2.1 OBJETIVO GENERAL 13

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 13

3. MARCO DE REFERENCIA 14

3.1 MARCO DE ANTECEDENTES 14

3.2 MARCO TEÓRICO 18

3.3 MARCO CONCEPTUAL 20

3.4 MARCO CONTEXTUAL 23

3.5 MARCO LEGAL 25

4. DISEÑO METODOLÓGICO 27

4.1 INSTRUMENTOS 27

4.2 PROCEDIMIENTO 28

4.3 CRONOGRAMA 29

5. DESARROLLO DEL PROYECTO 30

5.1 CAPÍTULO 1: CARACTERIZACIÓN DE AGREGADOS 30

5.2 CAPÍTULO 2: DISEÑO GEOMÉTRICO DEL PROTOTIPO 35

5.3 CAPÍTULO 3: DISEÑO DE MEZCLAS 37

5.4 CAPÍTULO 4: RESULTADOS 41

6. CONCLUSIONES 53

7. RECOMENDACIONES 55

8. BIBLIOGRAFÍA 57

Page 5: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

5

Lista de Figuras

Pág.

Figura 1. Prueba de fuego a unidades de mampostería estructural ......................................... 16

Figura 2. Resistencia a la Flexión con respecto al porcentaje de PET ................................... 17

Figura 3. Catedral Villanueva, Medellín Colombia ................................................................ 24

Figura 4. Procedimiento de la investigación ........................................................................... 28

Figura 5. Registro fotográfico del ensayo de granulometría ................................................... 30

Figura 6. Franja granulométrica de la arena ........................................................................... 32

Figura 7. Registro fotográfico del ensayo de masa unitaria ................................................... 33

Figura 8. Diagrama de fluidez y resistencia de cubos de pasta, Cemento Holcim ................... 34

Figura 9. Registro fotográfico del ensayo de fluidez de la pasta ............................................ 34

Figura 10. Formaleta de madera .................................................................................................. 35

Figura 11. Formaleta para el prototipo de bloque con perforación vertical ............................ 37

Figura 12. Dosificación de agregados por el método gráfico .................................................... 37

Figura 13. Curva de Relación Agua Cemento ........................................................................ 38

Figura 14. Elaboración de prueba 1: Tolete con microfibras sintéticas .................................. 39

Figura 15. Elaboración probeta 2: Tolete sin fibras ............................................................... 39

Page 6: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

6

Figura 16. Muestras prueba 2: Tolete sin fibras sintéticas ...................................................... 39

Figura 17. Elaboración Probeta 3: Bloque estructural de perforación vertical ....................... 40

Figura 18. . Elaboración Probeta 4: Bloque estructural de perforación vertical .................... 41

Figura 19. Ensayo a compresión de bloques con perforación vertical y tolete ....................... 43

Tabla 20. Tabla de resultados de masa unitaria o densidad de las muestras ........................... 44

Figura 21. Masa unitaria de los prototipos ............................................................................. 45

Figura 22 Rankin de pesos de mampostería por metro cuadrado con los cuatro

prototipos ...................................................................................................................................... 45

Figura 23. Ranking de resistencias a la compresión de los cuatro prototipos ......................... 46

Figura 24. Resultados de resistencia a la compresión, comparados con la cantidad de

cemento ......................................................................................................................................... 46

Figura 25. Precio normal del bloque de perforación vertical, febrero 2018. .......................... 48

Page 7: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

7

Lista de Tablas

Tabla 1 Diseño metodológico ...................................................................................................... 10

Tabla 2.Requisitos de resistencia a la compresión, absorción de agua y clasificación

del peso NTC 4026 ....................................................................................................................... 26

Tabla 3. Instrumentos empleados durante el proyecto de grado ............................................. 28

Tabla 4. Cronograma de actividades ..................................................................................... 29

Tabla 5. Granulometría de la arena ........................................................................................ 31

Tabla 6. Peso unitario suelto y compacto ............................................................................... 32

Tabla 7. Compresión de cubos de pasta, cemento Holcim ..................................................... 33

Tabla 8. Peso específico y absorción de agregados ................................................................ 35

Tabla 9. Tabla D.3.6-1 Espesores mínimos de paredes en unidades (bloques) de

mampostería de perforación vertical (mm) ................................................................................... 36

Tabla 10. Diseño de mezclas Prueba 1: Ladrillo Tolete con fibras ........................................... 38

Tabla 11. Diseño de mezclas Prueba 2: Ladrillo Tolete sin fibras ............................................ 39

Tabla 12. Diseño de mezclas Prueba 3: Bloque Estructural Perforación vertical sin

Fibras ............................................................................................................................................. 40

Tabla 13. Diseño de mezclas Prueba 4: Bloque Estructural Perforación vertical ................... 41

Tabla 14. Tabla de resultados del incremento de la resistencia a la compresión por las

fibras sintéticas .............................................................................................................................. 43

Page 8: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

8

Tabla 15. Análisis de precios unitarios del bloque macizo con fibras ...................................... 47

Tabla 16. Análisis de precios unitarios del bloque con perforación vertical con fibras .......... 47

Page 9: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

9

Introducción

Conforme a la investigación adelantada por el semillero SENTRAM, de unidades de

mampostería con fibras, donde de seis (6) pruebas de laboratorio, la carga puntual a compresión

se incrementó de 25 KN, a 200 KN en promedio; se estima que las unidades con fibras micro y

macro pueden reducir la cantidad de cemento y agregados para darle mayor economía en la

producción de este tipo de unidades de mampostería. Así mismo, se parte de un supuesto que el

costo de las fibras puede incrementar el costo total de la producción.

Se elaboraron los ensayos correspondientes para el diseño de mezclas realizando 4 muestras

de las cuales 2 eran convencionales y las otras 2 muestras tenían fibras micro sintéticas las cuales

vertimos en unas formaletas creadas por nosotros y después de 2 días desencoframos, colocamos

a hervir para adquirir la resistencia total y por último se fallaron a compresión, todo esto para

realizar una comparación con los toletes macizos en concreto comercializados en Girardot. La

idea principal es innovar y dar a conocer los beneficios de cómo actúan las fibras micro sintéticas

en las unidades de mampostería.

Las fibras sintéticas son las que se fabrican por el hombre y son el resultado de la

investigación y el desarrollo de las industrias textiles y petroquímicas. Los tipos de fibras usadas

en concreto son: acrílicas, aramida, carbón, nylon, poliéster, polietileno y polipropileno. Estas

fibras pueden reducir la contracción plástica y consecuentemente la fisuración, además pueden

ayudar al concreto después de que se fisura. Se producen como monofilamentos cilíndricos

continuos que se pueden cortar en longitudes específicas o como filmes y cintas. Estas fibras

están compuestas por finas fibrillas de sección transversal rectangular.

Las fibras sintéticas son generalmente utilizadas en: tablones de cemento, producción de

tejas, mortero, concreto pretensado, entre otros.

Page 10: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

10

1. Problema de Investigación

1.1 Planteamiento de la investigación

Esta investigación a través de una metodología experimental, permite analizar la técnica del

concreto seco para prefabricados, con la incorporación de fibras sintéticas de dos marcas

diferentes. Con el propósito de medir el incremento de la resistencia de la mezcla, se desarrolló

un prototipo de unidad de mampostería estructural, que permitió medir su funcionalidad, tomando

como referente las especificaciones técnicas definidas en las normas colombianas para la

construcción de Edificaciones Sismo Resistentes versión 2010.

Tabla 1 Diseño metodológico

Fuente: los autores, 2017

Las unidades de mampostería estructural tienen clasificaciones según su forma y material de

elaboración. Las unidades de arcilla cocida, y las de concreto prefabricado. Aunque esta

investigación, emplea la técnica de concreto prefabricado, la arena utilizada en el diseño de la

mezcla, proviene de desechos de cantera. Es decir, es el residuo del lavado de la arena para

concreto y la trituración de la grava, este material se encuentra en el intervalo entre la arena

Variable independiente

Unidad de mamposterí a Estructural

Variable dependiente

Diseño de mezcla

Geometría Resistencia

Variable Interviniente

Fibras sintéticas

Agregados de la región

NSR-10

Page 11: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

11

retenida en el tamiz 4, y la grava que pasa el tamiz ¼’’, con alto contenido de pasa 200, que

queda del trompo de lavado. Haciendo de este material, un desecho de cantera que queda

depositado en los lagos de lavado de la planta de agregados.

Aunque es una ventaja sostenible y amigable con el medio ambiente, en cuanto a la resistencia

es una desventaja notable por el alto contenido de pasa 200. Por esta razón, el reto de esta

investigación es incrementar la resistencia, empleando la adición de fibras sintéticas a la mezcla,

que permitan obtener resultados que cumplan con la normatividad vigente de unidades de

mampostería estructural.

1.2 Pregunta de investigación

¿Pueden las fibras micro sintéticas y macro sintéticas, incrementar la resistencia al concreto

para la elaboración de unidades de mampostería y cuál sería su dosificación óptima para ser

competitivo en Girardot, ciudad región?

1.3 Justificación

Después de un trabajo en el aula de Mampostería estructural, donde se aplicó la guía de

laboratorio IC00207-1, cuyo objetivo fue la medición de la resistencia a la compresión de

diferentes unidades de mampostería estructural, se obtuvo como resultado que ninguna de las

muestras llevadas para desarrollar la actividad logró alcanzar la resistencia exigida por las normas

de sismo resistencia colombiana 2010.

A partir de esta actividad, se creó la iniciativa de desarrollar un concreto para unidades de

mampostería que alcance resistencias mayores a las que se comercializan en Girardot, ciudad

región. Para lograrlo se quiere analizar las microfibras y macro fibras.

Como estudiante de la asignatura de mampostería estructural, es necesario realizar esta

investigación para ampliar y trascender la barrera propia del conocimiento, como estudiantes de

Page 12: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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la Universidad Piloto de Colombia quiero aplicar el enfoque crítico y no quedar con la idea que

los bloques que se comercializan en la región no cumplen con las especificaciones de calidad, si

no de esta manera buscar cómo mejorar la condición inicial.

Y como investigadores, se tiene la necesidad de innovar nuevas tecnologías que mejoren las

condiciones del entorno, y trascienda las exigencias mínimas de diseño y avanzar en la

producción de unidades de mampostería estructural.

En Girardot ciudad región, existen tres plantas productoras de unidades de mampostería

estructural, cuyos productos tienen problemas de absorción, o resistencia a la compresión. Y sus

prácticas de producción son tradicionales. Este proyecto, no pretende evaluar las malas prácticas

de estas, si no buscar mejorar las condiciones de resistencia con fibras micro sintéticas y macro

sintéticas.

Page 13: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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2. Objetivos

2.1 Objetivo general

Diseñar un prototipo de unidad de mampostería estructural de concreto hidráulico

empleando desechos de cantera y fibras sintéticas, que cumpla con las condiciones especificadas

en el Reglamento colombiano de construcción sismo resistente, versión 2010.

2.2 Objetivos específicos

1) Caracterizar los componentes de la mezcla y medir sus propiedades mecánicas, gradación

de los agregados seleccionados, masa unitaria, fluidez del cemento y resistencia.

2) Realizar el diseño de mezclas de concreto seco para prefabricados, con fibras sintéticas.

3) Diseñar y elaborar la formaleta para el prototipo de unidad de mampostería estructural.

4) Medir la resistencia a la compresión de los especímenes elaborados y comparar los

resultados obtenidos con las especificaciones exigidas en el Reglamento colombiano de

construcción sismo resistente, versión 2010, para unidades de mampostería estructural.

Page 14: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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3. Marco de Referencia

3.1 Marco de antecedentes

Para definir el marco de antecedentes de esta investigación, es necesario aclarar que esta

técnica no solo ha sido estudiada por investigadores, si no existen grandes empresas bien

posicionadas en el mercado, dedicadas a la producción de unidades de mampostería estructural.

No obstante, se referencian en este documento, investigaciones de estudiantes de ingeniería civil,

que se han dedicado a medir variables de resistencia, absorción y desempeño frente a diferentes

cambios que le hacen en la dosificación de la mezcla.

Tal es el caso del ingeniero Alexander Xavier Casagallo cuadrado, quien, en la Escuela

Politécnica Nacional de Quito, Ecuador, diseño un prototipo de bloque de hormigón reforzado

con una malla de acero en su interior que cumple la función de redistribuir los esfuerzos y de

ayudar en las zonas de tracción. En este documento describe que elaboró un lote de bloques de

hormigón prototipo con el fin de comparar sus propiedades mecánicas con las de bloques de

hormigón provenientes de la misma fábrica. A través de ensayos de laboratorio conforme a las

normas: INEN 3066, ASTM C1314 y ASTM E519, midió parámetros de resistencia, módulos de

elasticidad, tenacidad y el grado de ductilidad a compresión y a corte en mampostería.

(Cuadrado, 2017)

Un trabajo de grado que analizó con mayor profundidad los parámetros para la

homogenización de muros de mampostería y su aplicación en el análisis manual o en la

modelación por elementos finitos, teniendo en cuenta la interrelación existente entre los muros

de mampostería estructural dispuestos de manera ortogonal, fue el del Ingeniero Javier

Marulanda Ocampo, de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Donde al usar un

solo material equivalente, caracteriza la mampostería y a partir de las propiedades mecánicas de

los materiales que la constituyen, se obtienen las densidades de mallado de elementos finitos tipo

Shell. En este trabajo se determinó los factores de forma a utilizar en el cálculo de la rigidez para

muros de uso común en edificaciones, teniendo en cuenta el efecto que tienen las aletas del muro

Page 15: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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en el factor de forma, y se halló el tipo de muro que se debe utilizar en el análisis manual para

conservar un factor de forma constante para todos los muros de piso unidos por un diafragma

rígido. Así mismo, determinó la forma del muro a utilizar y el efecto que se tiene al idealizar, en

una edificación, los muros en voladizo o como muros doblemente empotrados, aplicado en el

análisis manual de una edificación que contenga un diafragma rígido mediante la comparación

con modelos de elementos finitos, los efectos que se tienen, en el análisis estructural de una

edificación de muros de mampostería, por la idealización de los muros de diferentes formas,

como muros en voladizo o como muros doblemente empotrados. (Ocampo, 2012)

El proyecto de pasantía del Ingeniero Carlos Alirio Martínez Martín, de la Universidad

Distrital Francisco José de Caldas, evalúa en su proyecto de grado la resistencia y capacidad de

soporte de las unidades de mampostería estructural en concreto, ante el fuego. En este informe,

describe que durante su pasantía en la empresa H y H ingeniería y consultoría, empresa dedicada

al diseño y construcción de muros contrafuego para las estaciones y subestaciones de alta tensión

de la empresa de energía, CODENSA. Martínez toma varias muestras de unidades de

mampostería de concreto manufacturados por la empresa y las somete al fuego directo. Y define:

“Las unidades de mampostería de concreto son elementos incombustibles de baja conductividad

térmica de calor lo cual permite evitar la propagación del fuego”. Aunque en nuestro país la

reglamentación para el diseño y la construcción de muros cortafuego es escasa, los diseñadores

se valen de metodologías internacionales, que, en el momento de la construcción, los materiales

presentan composiciones diferentes a los comercialmente vendidos en Colombia. También deduce

que “Las unidades de mampostería estructural en concreto no son aptas para la construcción de

muros cortafuego, esto a causa de la perdida de resistencia ante el fuego o incrementos

fuertes de temperatura, lo anterior ocurre por la pérdida funcional de los elementos, en tal sentido

se requiere que las unidades de mampostería no fallen, con el fin mantener la capacidad de

soporte y garantizar la estabilidad del muro, evitando el posible colapso de la estructura y la

pérdida de vidas humanas”.

Page 16: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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Figura 1. Prueba de fuego a unidades de mampostería estructural

Fuente: Martínez Martín, C. A., Proyecto de grado, Universidad Distrital Francisco José de Caldas,

Bogotá Colombia, 2016.

Para esta investigación, se parte de la hipótesis que “la incorporación de fibras al hormigón

mejora la respuesta frente a la fisuración y reduce su fragilidad, al mismo tiempo que gana

tenacidad, resultando adecuado para sobrellevar acciones estáticas o prevenir situaciones donde

se requiera el control de los procesos de fisuración” (Alvarez & Calderon , 2001)

A mediados del año 2004, en Madrid, España, se realizó una observación micro estructural

del concreto con la adición de fibras plásticas (polipropileno). Las probetas de análisis se

elaboraron con fibras de polipropileno virgen de 20 mm de longitud y distribuidas

uniformemente en la mezcla de concreto; con adiciones del 0.1 al 3% (en peso del cemento). De

dimensiones 40x40x160 mm tipo estándar, bajo condiciones de humedad relativa superior a 60%

durante 48 horas a una temperatura de 20 ± 5°C, con curado a los 7 y 28 días de edad, las cuales

se ensayaron a compresión, flexión y mediante la microscopia electrónica se observó la

microestructura del concreto. Esta investigación concluyó que la adición de fibras sintéticas

genera una disminución de los valores de resistencia a compresión, sin embargo, los valores de

resistencia a flexión aumentan con la adición de fibras, siendo 2.5% el porcentaje óptimo de

polipropileno. (Rincón, Romero, Hernández-Crespo, & García Santos, 2004)

No obstante, el manual técnico de la compañía Macaferri América Latina (Empresa dedicada

a desarrollar soluciones complejas en los mercados de la ingeniería civil, geotecnia y

Page 17: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

17

construcción ambiental integrada). Define que las propiedades mecánicas que aportan las fibras

de polipropileno al hormigón, se observa un notable aumento en su resistencia a compresión,

tracción indirecta y flexo tracción, mejora la prolongación de las fisuras presentes en el concreto

y se aumenta la energía de fractura debido al efecto cosido o costura, que producen las fibras en

el concreto, produciendo mayor ductilidad sobre todo con fibras de baja tenacidad y mayor

elongación. ( Gallovich Sarzalejo, Rossi, Perri, Winterberg, & Perri Aristeguieta, 2007)

Un prototipo de ladrillos con adición de PET, diseñado como solución amigable para núcleos

rurales del municipio del Socorro, por Raúl Omar Di Marco Morales y Hugo Alberto León

Téllez de la Universidad de Santander. Tiene como objetivo de la investigación evaluar las

propiedades de resistencia y absorción del ladrillo macizo tipo tolete adicionándole fibras plásticas

reciclables e industriales (polietileno tereftalato–PET), las cuales vienen a reemplazar al material

granular. Compararon porcentajes del 20% de adición de PET hasta un 40%, con respecto

a una muestra patrón (0% de PET), obteniendo como resultado el siguiente diagrama:

Figura 2. Resistencia a la Flexión con respecto al porcentaje de PET

Fuente: MORALES y LEÓN, Universidad libre de Colombia, Bogotá, 2017

Esta investigación, al igual que Álvarez y Calderón, a medida en que se incrementa las fibras

PET, disminuye la resistencia. (Di Marco Morales & León Téllez, 2017)

6.00 MPa Muestra patrón: 5.29

5.00 MPa MPa

4.00 MPa

3.00 MPa

Muestra patrón: 3.12

MPa

2.00 MPa

1.00 MPa y = -74.286x2 + 32.851x + 0.6637

y = -53.429x2 + 24.757x + 0.1006 0.00 MPa

10% 15% 20% 25%

% PET

30%

7 días

35%

28 días

40%

Res

iste

nci

a a

la f

lexió

n

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18

Para finalizar el marco de antecedentes, es importante resaltar que nuestro proyecto

involucra agregados conocidos como desechos de cantera. En la región, nunca se ha estudiado a

profundidad esta temática, sin embargo, cabe resaltar la viabilidad en la elaboración de

prefabricados en concreto usando agregados gruesos reciclados. Los ingenieros: Gonzalo

Alfonso Agreda Sotelo y Ginna Lizeth Moncada Moreno, en su proyecto de grado presentado en

la Universidad Católica de Colombia en Bogotá, 2015, diseñaron tres tipos de mezcla, en donde

se sustituyó el agregado convencional en proporciones iguales al 25% 50% y 70% por ciento, por

agregado grueso reciclado. Como resultado, descubrieron que la resistencia a la compresión en

los tres tipos de mezcla fue favorable, ya que en cada una de ellas se registraron valores iguales o

superiores a los 28 MPa requeridos para el propósito que fueron diseñadas, sin embargo, la

mezcla con contenido del 70% alcanzo una diferencia del 8% con respecto a la muestra patrón. Y

en el ensayo a flexión se evidencio que la probeta que mayor valor obtuvo es la que presenta

70% de contenido de agregado grueso reciclado. Sin embargo, fue la que presento menor

asentamiento, lo que significa que presenta una mayor absorción y pérdida en la manejabilidad

de la mezcla. (Agreda Sotelo & Moncada Moreno, 2015)

3.2 Marco teórico

Para el desarrollo de esta investigación, es necesario comprender los siguientes conceptos

teóricos:

La metodología cuantitativa: “es una de las dos metodologías de investigación que

tradicionalmente se han utilizado en las ciencias empíricas. Se centra en los aspectos observables

susceptibles de cuantificación, y utiliza la estadística para el análisis de los datos. La

investigación que sigue una metodología cuantitativa supone un planteamiento, un acercamiento

a la realidad objeto de estudio y a la teoría, y unos fines de la investigación característicos: El

objeto de análisis es una realidad observable, medible y que se puede percibir de manera precisa.

A partir de un marco teórico se formula una hipótesis, mediante un razonamiento deductivo, que

posteriormente se intenta validar empíricamente. Se busca establecer una relación de causa-

Page 19: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

19

efecto entre dos fenómenos. Se analizan las variables, tratadas con procedimientos matemáticos

y estadísticos. Tiene capacidad de predicción y generalización.” (Centro Virtual Cervantes,

1997-2017)

Curado: “El curado, según el ACI 308 R, es el proceso por el cual el concreto elaborado con

cemento hidráulico madura y endurece con el tiempo, como resultado de la hidratación continua

del cemento en presencia de suficiente cantidad de agua y de calor” (ACI Commitee 308 R,

2001). “El cemento requiere de cierta cantidad de agua para hidratarse (en promedio 25% de la

masa de cemento), sin embargo, para garantizar, en toda la masa de concreto, disponibilidad de

agua de hidratación para el cemento es conveniente contar con una cantidad mayor, ya que la

hidratación sólo es posible en un espacio saturado” (SIKA, 2009).

Formaleta: “Los encofrados o formaletas son estructuras que hacen las veces de molde para

el concreto de forma temporal mientras esta fragua y adquiere una resistencia segura para

garantizar su auto soporte, adicionalmente ayudan a definir el acabado del concreto. Las

formaletas se deben diseñar de forma tal que sean capaces de resistir su propio peso, el empuje

del concreto y el peso de personal, equipos y maquinaria que puedan apoyarse en ellas.”

(Asociación Colombiana de Productores de Concreto, 2015)

Fibras sintéticas: “Son las que se fabrican por el hombre y son resultado de la investigación

y el desarrollo de las industrias petroquímicas y textiles. Los tipos de fibras usadas en concreto

son: acrílicas, aramida, carbón, nylon, poliéster, polietileno y polipropileno. Las fibras sintéticas

pueden reducir la contracción plástica y, consecuentemente, la fisuración; además pueden ayudar

al concreto después que se fisura. Se producen como monofilamentos cilíndricos continuos que

se pueden cortar en longitudes específicas o como filmes y cintas. Estas fibras se componen de

finas fibrillas de sección transversal rectangular. Las fibras sintéticas son generalmente utilizadas

en: tablones de cemento, la producción de tejas, mortero, concreto pretensado, entre otros. Una

aplicación importante de las fibras sintéticas es, además, el Whitetopping ultra delgado, para

retardar el desarrollo de baches en esta estructura de pavimento.se fabrican de materiales tales

como nylon, poliéster, polietileno y polipropileno” (Silva, 2016).

Page 20: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

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Cemento: “es un material que acciona con el agua y que actúa como aglutinante presentando

propiedades de adherencia y cohesión. Es diseñado para uso de mezclas de concreto o mortero,

pega, pañete y acabados, para ser utilizados en diversas estructuras y construcciones. Para

elaborarlo se extraen de canteras seleccionadas materias primas como caliza, arcilla, mineral de

hierro, arena y yeso. Una explotación responsable que busca la prevención, mitigación,

corrección y compensación del impacto ambiental.” (Argos, 2017)

Fraguado: “El proceso de fraguado y endurecimiento es el resultado de reacciones químicas

de hidratación entre los componentes del cemento. La fase inicial de hidratación se llama

fraguado y se caracteriza por el paso de la pasta del estado fluido al estado sólido. Esto se

observa de forma sencilla por simple presión con un dedo sobre la superficie del hormigón.

Posteriormente continúan las reacciones de hidratación alcanzando a todos los constituyentes del

cemento que provocan el endurecimiento de la masa y que se caracteriza por un progresivo

desarrollo de resistencias mecánicas. El fraguado y endurecimiento no son más que dos estados

separados convencionalmente; en realidad solo hay un único proceso de hidratación continuo”

(Sánchez, 2017)

3.3 Marco conceptual

La elaboración de bloques o unidades de mampostería prefabricados, es una técnica antigua,

que requiere estudiar muchos conceptos para aplicarla. Aunque la información disponible sobre

el tema es escasa y la forma más común de producir es el método del “ensayo y error”, es decir,

probar con varias dosificaciones hasta obtener la mezcla óptima.

Las condiciones climáticas, los agregados, el cemento y el agua son variables diferentes en

cada ciudad. Todos los estudios están concentrados en medir la resistencia y la apariencia del

bloque de concreto; pero en el momento de la producción surgen otras variables importantes

como la densidad, dimensiones, absorción, segregación, uniformidad del color, homogeneidad de

la mezcla, contracción lineal por secado, eflorescencia y otros.

Page 21: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

21

Los bloques de hormigón se ensayan bajo la norma colombiana NTC 4024 y NTC 4026 o su

equivalente internacional ASTM C140/99 y ASTM C90/96. Pero no es suficiente con

conocerlas, se deben entender, interpretar y aplicarlas a todos los procesos de la producción.

Aunque esto alarga un poco el proceso de ensayo y error, ya que según la norma se debe

esperar al menos 28 días para obtener resultados confiables. Muchos productores recomiendan

ampliar este rango, porque el concreto es un elemento vivo y su resistencia aumenta con cada día

de vida, lo recomendable es hacer seguimiento aun después de cumplir las 4 semanas, es decir,

56, 112, 168 y 336 días.

Las variables que afectan la producción de las unidades de mampostería de concreto se

pueden conceptualizar de la siguiente manera:

Agregados: Se debe conocer su procedencia y sus propiedades químicas y físicas, ya que

pueden reaccionar negativamente con el cemento y acortar su vida útil. A mayor dureza mejor

será su resistencia a la compresión. Los mejores resultados se han obtenido con materiales

pétreos, preferiblemente triturados y lavados (de minas) o de río (canto rodado). No se

recomienda utilizar los materiales contaminados con arcilla, alargados o aplanados. De acuerdo a

su granulometría será el acabado y la textura del bloque. Es importante analizar su densidad,

granulometría, resistencia, tenacidad, absorción y sanidad de acuerdo con la NTC 174, ASTM

C33.

Calidad del agua: Debe tener las mismas características del agua potable. Si no se dispone de

tal calidad será necesario realizar ensayos químicos de acidez, alcalinidad, dureza, cloro, pH,

sedimentos, sólidos disueltos, turbidez y partículas en suspensión de acuerdo a la NTC 3459,

ASTM BS 3148.

Cemento: Por costos se utiliza el cemento de uso general, cada cemento tiene propiedades

específicas para cada uso. Debe considerarse el uso que recibirá el elemento y el ambiente al que

estará sometido. NTC 121, NTC 321, ASTM C150/80.

Page 22: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

22

El diseño de la mezcla: esta es la variable que más afecta la calidad del prefabricado, de ella

depende la densidad, la absorción y la resistencia del elemento. La dosificación relaciona en peso

la cantidad de agregados finos, gruesos, cemento, agua, aditivos y pigmentos. Cada producto

debe tener su propia dosificación.

El proceso de mezclado: el orden en que los agregados, el cemento, el agua, los aditivos y el

pigmento ingresan a la mezcladora es importante y posee una secuencia específica. Cada uno

merece especial atención y su propio tiempo de mezclado. Recomienda hacerlo en mezcladora

mecánica, adicionar el 70% del agua, seguidamente la arena y la grava, luego el cemento y el en

30% final los aditivos. Se debe dejar mezclas mínimo 3 minutos, pero esto está relacionado con

el volumen del material que se está mezclando, sin embargo, se debe verificar la homogenización,

antes de apagar el trompo.

Curado: A temperatura ambiente puede durar hasta 7 días en los que el bloque obtiene hasta

un 70% de su resistencia total. Merecen especial cuidado la temperatura entre 30 y 35 °C y la

humedad relativa superior al 90%. Los productos deben protegerse del viento y del sol

preferiblemente en cámaras aisladas. NTC 4026, ASTM C90/96.

Manipulación: No se deben mover del lugar de curado, este concreto permite desencofrar la

muestra instantáneamente. Una mala manipulación puede generar micro fisuras, desportilladuras

o grietas con resultados indeseables en el acabado o en un ensayo de compresión.

Aditivos: Incorporar aditivos a la mezcla de concreto es un valor agregado que puede

ayudarnos a controlar la eflorescencia y a optimizar la mezcla, reduciendo la cantidad de cemento.

Los súper plastificantes aumentan la manejabilidad y la densidad y mejoran el acabado y aumentan

la resistencia. NTC 4023, ASTM C157.

Relación agua/cemento: los prefabricados se producen con mezclas secas por lo que esta

relación es muy baja (entre 0.30 a 0.37). Se debe contemplar la humedad que poseen los

agregados, por lo que es necesario hacer ajustes por humedad al diseño de mezcla propuesto.

Page 23: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

23

Control de calidad: es un proceso inherente que se desarrolla antes, durante y después a la

producción.

3.4 Marco contextual

La fabricación del ladrillo apareció en el año 4000 a C., con la gran construcción del

“Ziggurat” en la Mesopotamia. Durante más de mil años el ladrillo fue utilizado seco, sin ningún

tipo de cocción, el primer ladrillo cocido empezó a aparecer al rededor del año 3000 a.C.

En 1858, se inició la mecanización del ladrillo en plena era industrial cuando se inventó el

horno Hoffman, con esto se redujo notablemente el tiempo de cocción y una reducción del

consumo de combustible. La producción del ladrillo en el siglo XIX era de forma manual, el

secado se realizaba al sol y la cocción en pequeños hornos con ladrillos dispuestos en cúmulo. El

primer cambio sustancial se realizó cuando apareció la primera máquina movida a vapor que

hacía la pre-elaboración de la arcilla y el moldeo de cada ladrillo, lo que aumentó notablemente

la potencia productiva.

En la primera mitad del siglo XIX la arquitectura colombiana incorporaba la técnica de las

unidades de mampostería, las obras realizadas fueron muy significativas y de interés colectivo,

como lo es el Capitolio Nacional, diseñada por los arquitectos como Thomas Reed y Pietro

Cantini quienes también desarrollaron grandes proyectos.

A finales del siglo XX la arquitectura conservó por practicidad, el uso del ladrillo, llegando

así a una arquitectura republicana.

Page 24: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

24

Figura 3. Catedral Villanueva, Medellín Colombia

Fuente: Ladrillera SANTAFE, Foto tomada en 1893. “Iglesia de ladrillo más grande del mundo”,

terminada de construir en 1931. (Ladrillera Santa Fé, 2004)

En la actualidad, el sistema de edificios industrializados y mampostería estructural, se

catapulta entre todos los sistemas estructurales, por su rapidez, eficiencia y economía. Por esto,

crece el número de productoras de prefabricados, prototipos y diseños.

Este trabajo de grado inició la técnica del tolete macizo en concreto adicionándole fibras

micro sintéticas, seguidamente se diseñó un prototipo de unidad de mampostería estructural, con

perforación vertical para comercializarlo en la ciudad de Girardot y tener un estándar de calidad

mayor al que está circulando en la zona

En comparación con el tolete macizo en concreto analizado en clase de mampostería

estructural se obtuvo una resistencia de 12,05 Mpa en donde cumple como no estructural, pero

no podríamos utilizarlo como muro que soporte algún tipo de carga.

La utilización de estas fibras, ayudan a disminuir fisuración, aumentando la durabilidad de

las estructuras. Es conveniente determinar la dosificación y fibras a utilizar, dependiendo de las

Page 25: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

25

normas que las estipulan, para que se logre proporcionar la funcionalidad del material en los

diferentes espacios y a su vez se garantice un adecuado desempeño de la estructura.

3.5 Marco legal

El referente normativo de esta investigación son las Normas colombianas para la

construcción Sismo Resistente, versión 2010. Título D, mampostería estructural, donde, se

especifica que todas las unidades de mampostería utilizadas en el diseño en la construcción de

estructuras de mampostería deben cumplir las normas NTC 4026 (ASTM C55) para unidades de

concreto para mampostería, 4076 (ASTM C129) para mampostería no estructural.

Las especificaciones según la NSR 10 titulo D.3.6.1. Donde rige que las unidades de

mampostería que se utilicen en las construcciones de mampostería estructural pueden ser de

concreto, cerámica (arcilla cocida), sílico-calcáreas o de piedra. Según el tipo de mampostería

estructural y según el tipo de refuerzo, las unidades pueden ser de perforación vertical, de

perforación horizontal o sólida, de acuerdo con la posición normal de la pieza en el muro. Las

unidades sólidas son aquellas cuyas cavidades ocupan menos de un 25% del volumen de la pieza,

lo cual para el proyecto de unidades de mampostería se utilizaron el ladrillo Tolete macizo de

concreto y el bloque de perforación vertical para dar cumplimiento a la norma.

La Norma INVIAS (I.N.V.E. 412-07) Método del agua hervida. Esta norma describe un

método de curado que acelera el proceso de fraguado, obteniendo resistencias finales a edades

muy tempranas. Esta técnica consiste, en sumergir las muestras en un cuarto de curado en agua

caliente y vapor, que se aplica directamente a la muestra, por lo que se necesitó para acelerar la

resistencia del ladrillo tolete macizo por cuestiones experimentales, los cuales obtuvieron

excelentes resultados.

La NSR 10 - d.12.14 La resistencia de la mampostería f´m no puede ser inferior a 8 Mpa. La

resistencia del mortero de recubrimiento o revoque (pañete) f´cr debe ser como mínimo de 12.5

Mpa.

Page 26: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

26

NTC 4026 - 4.2 Resistencia a la Compresión, indica la siguiente tabla para unidades de

mampostería de concreto:

Resistencia a la compresión a los 28 d,

evaluada sobre el área neta promedia.

Clase Promedio de 3

unidades

Individual

Alta 13 11

Baja 8 7

Tabla 2.Requisitos de resistencia a la compresión, absorción de agua y clasificación del peso NTC 4026

Fuente: NTC 4026

Page 27: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

27

4. Diseño Metodológico

El tipo de investigación que se aplicará para lograr el objetivo planteado es de tipo

experimental, con mediciones cuantitativas.

El desarrollo de la investigación se realizará bajo las condiciones espaciales medio

ambientales de Girardot Ciudad Región, en la sede de la Unidad de Ensayos e investigación del

semillero de Investigación SEUS.

4.1 Instrumentos

Este proyecto se gestó en el semillero SEUS, forma parte del macro proyecto. “Prefabricados

de nueva generación”. Los instrumentos empleados para esta investigación forman parte del

convenio interinstitucional con la universidad Piloto: “Unidad de ensayos e investigación”, y el

laboratorio P.C. Diseños y Construcción S.A.S.

De la misma manera, se utilizaron como patrones de medida, las especificaciones técnicas

que se describen en la norma colombiana para construcción de edificaciones Sismo Resistentes

versión 2010, NSR-10. Y los procedimientos, de los ensayos fueron ajustados con las normas

técnicas colombianas, homologadas de las normas internacionales ASTM.

Instrumento Ensayo Procedimiento

Juego de tamices y balanza 0.1

gr. Granulometría por tamizado

NTC 77 ASTM C136-01

Equipo completo de pesos

unitarios y específicos Mesa de flujo y moldes para

Peso específico y absorción de

agregados Fluidez de morteros de cemento

NTC 237

ASTM C128-93

cubos

Equipo de concretos:

mezcladora, balanzas, cuchara,

varilla punto roma.

hidráulico ASTM C-230

Toma de muestras de concreto NTC 454

ASTM C172-10

Page 28: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

28

Page 29: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

29

Caracterización de agregados

Instrumento Ensayo Procedimiento

Formaleta para unidades de mampostería

Elaboración de muestras de concreto

NSR-10 Prototipo diseñado por

los autores

Equipo de compresión Compresión de unidades de mampostería de concreto

NTC 673

ASTM C39:2005

Tabla 3. Instrumentos empleados durante el proyecto de grado

Fuente: los autores, octubre 2017.

4.2 Procedimiento

El procedimiento de la investigación seguirá el siguiente modelo. Se realizará en cuatro

capítulos. El primero, denominado “Caracterización de agregados”. Para esta etapa, es necesario

aclarar que este proyecto forma parte del macro proyecto del semillero de investigación SEUS,

“Prefabricados de nueva generación” y que, todos los ensayos de laboratorio, forman parte de la

base de datos de este. Por esta razón, se referencia en la fuente: base de datos del semillero

SEUS. Esto no quiere decir que los autores de este trabajo, no realizaron las pruebas de laboratorio,

todo lo contrario, los resultados de las pruebas que desarrollaron los autores de este informe de

proyecto de grado, se comparte la información con los demás proyectos del semillero SEUS.

Diseño de prototipo

Diseño de mezclas

• Arena

• Cemento

• Gravilla

• Formaleta

• Geometría

• Peso

• Fibras

Sinteticas

• Dosificación

• Elaboración

de muestras • Compresión

de muestras

Figura 4. Procedimiento de la investigación

Resistencia

Page 30: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

30

Fuente: los autores, octubre 2017.

Page 31: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

31

.

4.3 Cronograma

El horario de trabajo se realizará; los días martes y viernes de 9:00 am a 1:00 pm, en la sede

de la Unidad de ensayos e investigaciones del semillero SEUS.

Para el desarrollo de los objetivos de este proyecto se programa el siguiente cronograma de

trabajo:

Etapas y sus actividades Responsables Fechas de

ejecución

Recursos a

utilizar

Formulación Lorena Montealegre Marzo 2017 Biblioteca

Caracterización de

agregados (ensayos de lab). Lorena Montealegre abril 2017 Laboratorio

Diseño de mezcla - bloques

de prueba 1

Lorena Montealegre

Eliana Andrea Carvajal mayo 2017 Laboratorio

Compresión de cilindros - Resistencias iniciales

Lorena Montealegre Eliana Andrea Carvajal

Junio - octubre

2017 Laboratorio

Mezcla con fibras Lorena Montealegre Eliana Andrea Carvajal

Elaboración de documento Lorena Montealegre

Eliana Andrea Carvajal

Junio - octubre

2017 Laboratorio

noviembre 2017 Biblioteca

Tabla 4. Cronograma de actividades

Fuente: los autores, octubre 2017.

Page 32: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

32

5. DESARROLLO DEL PROYECTO

5.1 Capítulo 1: caracterización de agregados

Se realizó la caracterización de la arena y la grava empleada para esta investigación, aplicando

la metodología NTC 77, granulometría por tamizado con lavado. El procedimiento consiste en

tomar una muestra de 3000 gr de arena, que llamaremos muestra 01, se lava sobre el tamiz No.

200, se seca en el horno durante 24 horas a una temperatura de 110°C. Al mismo tiempo, se

toma una muestra 02, cuyo peso sea superior de 100 gr, se pesa el recipiente, se pesa el recipiente

con la muestra húmeda y luego se seca en el horno a la par con la muestra 01. Con la muestra

02, se mide la humedad, para calcular el peso del agua que se encuentra al interior de la muestra

01 determinando el peso seco de la muestra, que para este caso es de 2836,0 gr.

Figura 5. Registro fotográfico del ensayo de granulometría

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017

Seguidamente, y después de que la muestra 01 esté totalmente seca, se zarandea por una

serie de tamices, registrando el peso retenido por cada uno de ellos. Obteniendo los siguientes

resultados:

Page 33: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

33

Datos de entrada

Peso inicial: 3000,0 gr Humedad: 1

Peso Seco: 2836,0 gr M. Húmeda: 281,60 gr

Lavado R 200: 2742,0 gr M. Seca: 269,50 gr

Pasa #200: 4,1% Recipiente: 60,20 gr

Módulo de Finura: 3,0% Humedad: 5,8%

Gradación por tamizado mecánico con lavado

Tamiz

mm plg

Peso Retenido Retenido

Acumulado

% Retenido Acumulado

% Pasa

19,050 3/4 0,0 gr 0,0 gr 0,0% 100,0%

12,700 1/2 7,0 gr 7,0 gr 0,2% 99,8%

9,525 3/8 8,0 gr 15,0 gr 0,5% 99,5%

4,750 4 198,2 gr 213,2 gr 7,5% 92,5%

2,360 8 321,7 gr 534,9 gr 18,9% 81,1%

2,000 10 138,3 gr 673,2 gr 23,7% 76,3%

1,180 16 281,2 gr 954,3 gr 33,7% 66,3%

0,600 30 1005,8 gr 1960,1 gr 69,1% 30,9%

0,425 40 254,4 gr 2214,4 gr 78,1% 21,9%

0,300 50 11,7 gr 2226,1 gr 78,5% 21,5%

0,180 80 369,1 gr 2595,2 gr 91,5% 8,5%

0,150 100 55,8 gr 2651,0 gr 93,5% 6,5%

0,075 200 69,9 gr 2720,9 gr 95,9% 4,1%

0,010 Fondo 21,1 gr 2836,0 gr 100,0% 0,0%

= 2742,2 gr *Error (%) : -0,0073%

Tabla 5. Granulometría de la arena

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

Page 34: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

34

Figura 6. Franja granulométrica de la arena

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

El ensayo de peso unitario suelto y compacto, nos permite calcular la dosificación de la

mezcla por metro cúbico y este consiste, en realizar el proceso apisonado al material dentro de

un molde estándar, con una varilla punto roma, introduciéndola 25 veces en forma de espiral, en

tres capas iguales; seguidamente se pesa el molde con el material apisonado y enrasado. Este

procedimiento se hace tres veces con cada material. Seguidamente, se llena el molde con el

material sin apisonar, y se pesa, también tres veces. El molde estándar, tiene un volumen

cilíndrico definido. El peso del material dividido entre este volumen nos permite determinar el

peso unitario. De los resultados obtenidos observamos cómo se acomodan las partículas

obteniendo un menor volumen de vacíos; la que pese más va a tener un mejor acomodamiento.

Masa unitaria de los agregados

_ Arena Grava

Peso del Molde 7372 gr 8982.0 gr

Sin apisonar: 13295 gr 13295 gr 13312 gr 15292 gr 15306 gr 15464 gr

Apisonado: 13702 gr 13702 gr 13757 gr 15902 gr 15946 gr 15930 gr

Volumen molde: 3657,9 cm³ 3976,0 cm³

Peso unitario

compactado 1,738 gr/cm³ 1,746 gr/cm³

Peso unitario del

material suelto 1,624 gr/cm³

1,603 gr/cm³

Tabla 6. Peso unitario suelto y compacto

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

%Pasa

100%

Curva Granulométrica

80%

60%

40%

20%

0%

100 10 1 0.1 0.01

Diámetro de partículas (mm)

Page 35: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

33

Figura 7. Registro fotográfico del ensayo de masa unitaria

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 207

Otro ingrediente importante en el diseño de la mezcla, es el cemento. Para determinar su

resistencia con diferentes contenidos de agua, se realizaron 3 muestras de pasta, cubos de 5 cm

de lado. La primera dosificación se preparó con 1000 gr de cemento y 300gr de agua, la segunda

tiene 1000gr de cemento y 370 gr de agua y la tercera tiene 1000 gr de cemento y 390 gr de agua.

A cada dosificación se le midió la fluidez, aplicando el procedimiento de la norma NTC 396.

El cemento empleado para esta investigación, fue cemento de uso general marca Holcim. Los

resultados se registran en la siguiente tabla.

Fluidez R A/C W% Peso Carga Densidad

gr/cm³

259,1 gr 45,4 kN

Esfuerzo Esfuerzo promedio

17,1 MPa

69% 0,30 14% 267,5 gr 110,3 kN 1,955 41,4 MPa 35,0 MPa

260,4 gr 119,4 kN 46,5 MPa

111% 0,37 18%

243,3 gr 74,0 kN

250,7 gr 97,6 kN

1,887

28,4 MPa

38,0 MPa

31,8 MPa

251,7 gr 75,5 kN 28,9 MPa

120% 0,39 35%

244,4 gr 89,4 kN

242,9 gr 76,4 kN

1,866

34,6 MPa

30,1 MPa

31,0 MPa

Page 36: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

34

234,6 gr 71,0 kN 28,3 MPa

Tabla 7. Compresión de cubos de pasta, cemento Holcim

Fuente: Semillero SEUS, junio 2017

Page 37: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

35

Figura 8. Diagrama de fluidez y resistencia de cubos de pasta, Cemento Holcim

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017.

Figura 9. Registro fotográfico del ensayo de fluidez de la pasta

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017

Ensayo no. Arena Gravilla

Peso recipiente + muestra seca 628,3 gr 561,8 gr

Peso recipiente 25,6 gr 25,6 gr

Peso muestra seca 602,7 gr 536,2 gr

Peso recipiente + muestra sss 650,5 gr 581,0 gr

Peso recipiente 34,6 gr 34,6 gr

Holcim

140%

y = -0.1296x + 5.2219

100%

80%

60%

40%

20%

0%

30.0 MPa 31.0 MPa 32.0 MPa 33.0 MPa 34.0 MPa 35.0 MPa 36.0 MPa

Resistencia a compresión (28 días)

Flu

idez

de

la p

asta

Page 38: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

36

Ensayo no. Arena Gravilla

Peso muestra s.s.s 615,9 gr 546,4 gr

Peso Agua absorbida 13,3 gr 10,2 gr

Peso (frasco+ agua+ muestra s.s.s.) 981,5 gr 955,8 gr

Peso (frasco +agua a nivel de enrase) 613,0 gr 613,0 gr

Peso (frasco + agua)+muestra s.s.s. 1228,9 gr 1159,4 gr

Volumen muestra s.s.s. 247,4 gr 203,6 gr

Volumen muestra de sólidos 234,2 gr 193,4 gr

Peso específico Bulk s.s.s. 2,436 gr/cm³ 2,633 gr/cm³

Peso específico aparente 2,489 gr/cm³ 2,684 gr/cm³

Peso específico nominal 2,574 gr/cm³ 2,773 gr/cm³

Absorción 2,2% 1,91%

Tabla 8. Peso específico y absorción de agregados

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017

5.2 Capítulo 2: Diseño Geométrico del Prototipo

Para este proyecto de grado se elaboraron dos prototipos, el primero que consistía en un

ladrillo tolete y el segundo, un bloque de perforación vertical. En el ladrillo tolete, se utilizaron

láminas de madera las cuales cortamos de 23,82x12x7 cm las cuales unimos con puntillas de 1”.

Se pintó con Invercryl para impermeabilizar la madera.

Figura 10. Formaleta de madera.

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

Page 39: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

37

Para elaborar el prototipo final, con perforación vertical, se ajustó con la especificación del

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (2010) Título D, Capítulo D.3.

Tipo Espesor neto mínimo de

las paredes, mm

Espesor neto mínimo de

los tabiques, mm

Perforación vertical (PV) 19 10

Perforación horizontal (PH) 16 10

Espesor

externo Espesor mínimo de paredes exteriores

Espesor mínimo de tabiques transversales

Nominal Sin perforaciones

verticales secundarias

Con perforaciones

verticales secundarias

Sin perforaciones

verticales secundarias

80 20 30 20

100 20 30 20

120 22 32 20

150 25 35 25

200 30 40 25

250 35 45 30

300 40 50 30

Tabla 9. Tabla D.3.6-1 Espesores mínimos de paredes en unidades (bloques) de mampostería de perforación vertical (mm)

Fuente: Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (2010) Título D, Capítulo D.3

Page 40: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

38

Figura 11. Formaleta para el prototipo de bloque con perforación vertical

Fuente: Los autores, 2017

5.3 Capítulo 3: Diseño de Mezclas

Para la dosificación de agregados, se realizó por el método gráfico, con las proporciones

ideales para que se ajustaran con el diagrama recomendado por Asocreto y Fuller-Thompson.

Figura 12. Dosificación de agregados por el método gráfico

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017

Page 41: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

39

Tomando como referente la curva de relación agua cemento elaborada con cubos de concreto

con tres dosificaciones diferentes, en esta investigación, se toma como relación agua cemento

inicial del diseño de mezcla 0.5.

Figura 13. Curva de Relación Agua Cemento

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, junio 2017

Con el diagrama elaborado por el semillero SEUS, se estableció la fórmula de diseño de

mezclas, con las siguientes proporciones:

Material Proporción Peso por

Peso

específico Volumen Prueba 1

Cemento 1,00 482 kg 3 161 cm³ 1428,0 gr

Arena 1,57 757 kg 2,436 311 cm³ 2242,0 gr

Grava 1,57 757 kg 2,633 287 cm³ 2242,0 gr

Agua 0,50 241 kg 1 241 cm³ 714,0 gr

Fibras 0,10 48 kg 142,8 gr

R A/C 0,5 = 1000 cm³ 6768,7 gr

Tabla 10. Diseño de mezclas Prueba 1: Ladrillo Tolete con fibras

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

Page 42: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

40

Figura 14. Elaboración de prueba 1: Tolete con microfibras sintéticas

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

Material Proporción Peso por

Peso específico

Volumen Prueba 1

Cemento 1,00 482 kg 3,000 161 cm³ 4284,0 gr

Arena 1,57 757 kg 2,436 311 cm³ 8368,0 gr

Grava 1,57 757 kg 2,633 287 cm³ 2856,0 gr

Agua 0,50 241 kg 1 241 cm³ 2142,0 gr

R A/C 0,5 = 1000 cm³ 17650,0 gr

Tabla 11. Diseño de mezclas Prueba 2: Ladrillo Tolete sin fibras

Figura 15. Elaboración probeta 2: Tolete sin fibras

Figura 16. Muestras prueba 2: Tolete sin fibras sintéticas

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, mayo 2017

Page 43: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

41

Material Proporción Peso por

Peso específico Volumen Prueba 1

Cemento 1.00 500 kg 3.000 gr/cm³ 167 cm³ 13838 gr

Arena 1.95 976 kg 2.436 gr/cm³ 401 cm³ 27014 gr

Grava 1.23 613 kg 2.633 gr/cm³ 233 cm³ 16953 gr

Agua 0.40 200 kg 1.000 gr/cm³ 200 cm³ 5535 gr

Fibras 0.10 48 kg 1384 gr

R A/C 0.400 = 1000 cm³ 64724 gr

Tabla 12. Diseño de mezclas Prueba 3: Bloque Estructural Perforación vertical sin Fibras

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, julio 2017

Figura 17. Elaboración Probeta 3: Bloque estructural de perforación vertical

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, julio 2017

Material Proporción Peso por

Peso específico Volumen Prueba 1

Cemento 1.00 520 kg 3.000 gr/cm³ 173 cm³ 13838 gr

Arena 1.86 970 kg 2.436 gr/cm³ 398 cm³ 25800 gr

Grava 1.17 608 kg 2.633 gr/cm³ 231 cm³ 16191 gr

Agua 0.38 198 kg 1.000 gr/cm³ 198 cm³ 5258 gr

Fibras 0.10 48 kg 1384 gr

Page 44: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

42

R A/C 0.380 = 1000 cm³ 62471 gr

Tabla 13. Diseño de mezclas Prueba 4: Bloque Estructural Perforación vertical

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, agosto 2017

Figura 18. . Elaboración Probeta 4: Bloque estructural de perforación vertical

Fuente: Base de datos Semillero SEUS, agosto 2017

5.4 Capítulo 4: Resultados

Después de realizar todos los ensayos de laboratorio correspondientes se remitió a realizar

las siguientes tablas con la información obtenida:

Mezcla Descripción

Tolete con

Área de

la

sección

20000

Fecha

toma

Edad

de

rotura

Carga

(kN)

Esfuerzo

(Mpa)

% NTC

4026

Prueba

1

001

002

003

fibras micro sintéticas

Tolete con fibras micro

sintéticas

Tolete con

fibras micro

sintéticas

mm² 24/04/2017 28 258,30 12,92 129%

20000

mm² 24/04/2017 28 252,30 12,62 126%

20000

mm² 24/04/2017 28 246,20 12,31 123%

Page 45: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

43

Page 46: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

44

Mezcla Descripción

004 Tolete sin

Área de

la

sección

20000

Fecha

toma

Edad

de

rotura

Carga

(kN)

Esfuerzo

(Mpa)

% NTC

4026

fibras mm² 24/04/2017 28 232,50 11,63 116%

Prueba

2 005

Tolete sin fibras

20000

mm² 24/04/2017 28 225,90 11,30 113%

6 Tolete sin

fibras 20000

mm² 24/04/2017 28 219,20 10,96 110%

7 PV sin fibras

30525

mm²

25/07/2017 28 200,00 6,55 94%

Prueba

3

Prueba

4

Tabla 13. Tabla de resultados de los ensayos a compresión

Fuente: Los autores, 2017

Mezcla Muestra no. Descripción % NTC 4026 % Promedio Incremento

008

PV sin fibras 30525

25/07/2017 mm²

28

212,90

6,97

100%

009

PV sin fibras 30525

25/07/2017 mm²

28

225,80

7,40

106%

010

PV con 30525

fibras macro 8/08/2017

28

244,68

8,02

115%

sintéticas mm²

PV con

011 fibras macro 30525

8/08/2017

sintéticas mm²

28 252,25 8,26 118%

PV con

012 fibras macro 30525

8/08/2017

sintéticas mm²

28 237,10 8,00 111%

Page 47: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

45

Tolete con fibras

micro sintéticas 129%

Prueba 1

Tolete con fibras

micro sintéticas 126%

126% 12%

001

002

Page 48: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

46

Mezcla Muestra no. Descripción % NTC 4026 % Promedio Incremento

003

Tolete con fibras

micro sintéticas 123%

004 Tolete sin fibras 116%

Prueba 2 005 Tolete sin fibras 113% 113%

006 Tolete sin fibras 110%

007 PV sin fibras 94%

Prueba 3 008 PV sin fibras 100% 100%

009 PV sin fibras 106%

010

PV con fibras

macro sintéticas

115%

15%

Prueba 4 011 PV con fibras

macro sintéticas 118% 115%

012

PV con fibras

macro sintéticas 111%

Tabla 14. Tabla de resultados del incremento de la resistencia a la compresión por las fibras sintéticas

Fuente: Los autores, 2017

Figura 19. Ensayo a compresión de bloques con perforación vertical y tolete

Fuente: Los autores, 2017

Page 49: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

47

Mezcla Descripción Peso Densidad Densidad

Promedio

Reducción

del peso

Peso

Cantidad

de

Cemento

Prueba

1

001

002

003

Tolete con fibras micro

sintéticas

Tolete con

fibras micro

sintéticas

Tolete con

fibras micro

sintéticas

3749

gr 2,678

3749

gr 2,678

3739

gr 2,671

2,675

0,32

Ton 482 Kg

6%

004 Tolete sin

fibras

3987

gr 2,848

Prueba

2

005 Tolete sin

fibras

3987

gr 2,848

2,839 0,34

Ton 482 Kg

006 Tolete sin

fibras

3948

gr 2,820

Prueba

007 PV sin fibras 13644

gr

13637

1,943

1,943

0,23

3 008 PV sin fibras

gr 1,942

Ton 500 Kg

6%

Prueba

4

011

PV con fibras

macro

sintéticas PV con fibras

12865

gr 1,832

1,833

0,22

Ton 520 Kg

009 PV sin fibras

13646 1,944

gr

010

PV con fibras

macro 12872

1,833

sintéticas gr

Page 50: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

48

012 macro

sintéticas

12874 gr

1,834

Tabla 20. Tabla de resultados de masa unitaria o densidad de las muestras

Fuente: Los autores, 2017

Page 51: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

49

De acuerdo a los resultados observamos que las fibras disminuyen un 6% del peso del

material, nos hace un material más liviano y más resistente.

Figura 21. Masa unitaria de los prototipos

Fuente: Los autores, 2017

Figura 22 Rankin de pesos de mampostería por metro cuadrado con los cuatro prototipos

Fuente: Los autores, 2017

De acuerdo con los resultados de las gráficas a compresión y a las prácticas de laboratorio un

ladrillo Tolete es más fácil de construir y fabricar pues adquiere mayor resistencia mientras que

un bloque de perforación vertical es más difícil porque se debe desencofrar en frio

(Inmediatamente), es una mezcla seca que debe ganar una resistencia y cualquier vibración

puede dañar el resultado. Es tanto que con un ladrillo tolete con solo 482 kg de cemento se logró

Peso m²

0.35 Ton 0.32 Ton 0.34 Ton

0.25 Ton

0.20 Ton

0.15 Ton

0.10 Ton

0.05 Ton

0.00 Ton

0.23 Ton 0.22 Ton

Tolete con fibras Tolete sin fibras PV sin fibras PV con fibras microsinteticas macrosinteticas

Page 52: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

50

Resistencia vs Cemento

14.00 Tolete con fibras

12.00

10.00

8.00

6.00

4.00

2.00

0.00

482 Kg 482 Kg 500 Kg 520 Kg

Cantidad de cemento en Kg, por metro cúbico

una resistencia de 126%, mientras que un bloque de perforación vertical con 520 kg de cemento

se logró una resistencia de tan solo 115%.

Figura 23. Ranking de resistencias a la compresión de los cuatro prototipos

Fuente: Los autores, 2017

Tolete sin fibras

PV con fibras

PV sin fibras

Figura 24. Resultados de resistencia a la compresión, comparados con la cantidad de cemento.

Fuente: Los autores, 2017

Para vislumbrar las ventajas del prototipo elaborado con desechos de cantera y fibras

sintéticas, se decidió realizar un análisis de precios unitarios del bloque macizo con fibras, y el

Resistencia Compresión

120% 113% 115%

100%

80%

60%

40%

20%

0%

Tolete con fibras Tolete sin fibras PV sin fibras PV con fibras microsinteticas macrosinteticas

Res

iste

nci

a a

la c

om

pre

sión (

MP

a)

Page 53: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

47

bloque de perforación vertical con fibras para luego compararlos con los bloques de concreto

prefabricado que se comercializan en la región.

Bloque macizo con fibras sintéticas

Ítem Dosif

po

icación

r m³ Masa unitaria Material suelto

V. unitario Valor total

Cemento 482 ,0 Kg - 9,6 blt $17.500 $168.700

Arena 757 ,0 Kg 1,624 gr/cm³ 0,47 m³ $7.000 3262,93103

Grava 757 ,0 Kg 1,603 gr/cm³ 0,47 m³ $7.000 $3.306

Agua 241 ,0 Kg 1 gr/cm³ 0,24 m³ $1.399 $337

Fibras 48, 0 Kg - - $2.000 $96.000

Sub-total directo $271.605,77

A.I.U 25% $67.901,44

Costo antes de IVA/útil $339.507,21

IVA 19% $64.506,37

COSTO TOTAL por m³ $404.013,58

No. De bloques por m³ 714

Costo por unidad de mampostería $566

Tabla 15. Análisis de precios unitarios del bloque macizo con fibras. Fuente: los autores, 2018

Bloque de Perforación vertical con fibras sintéticas

Ítem Dosificación

por m³ Masa unitaria Material suelto

V. unitario Valor total

Cemento 520 Kg 10,4 blt $17.500 $182.000

Arena 970 Kg 1,624 gr/cm³ 0,60 m³ $7.000 4181,03448

Grava 608 Kg 1,603 gr/cm³ 0,38 m³ $7.000 $2.655

Agua 198 Kg 1 gr/cm³ 0,20 m³ $1.399 $277

Fibras 48 Kg $2.000 $96.000

Sub-total directo $285.113,06

A.I.U 25% $71.278,26

Costo antes de IVA/útil $356.391,32

IVA 19% $67.714,35

COSTO TOTAL por m³ $424.105,67

No. De bloques por m³ 143

Costo por unidad de mampostería $2.966

Tabla 16. Análisis de precios unitarios del bloque con perforación vertical con fibras.

Fuente: los autores, 2018

Page 54: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

48

Figura 25. Precio normal del bloque de perforación vertical, febrero 2018.

Fuente: Ferretería ubicada en Girardot Cnd., disponible www.homecenter.com, febrero 2018

Page 55: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

49

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

PRESUPUESTO PARA LA CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OBRA DE BLOQUE MACIZO CON FIBRAS

SINTETICAS - GIRARDOT, CUNDINAMARCA.

UNIVERSIDAD PILOTO DE COLOMBIA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

1. BLOQUE MACIZO CON FIBRAS SINTETICAS

DESCRIPCION ÍTEM MAYO 2018

BLOQUE MACIZO CON FIBRAS SINTETICAS

UNIDAD :

UND

I. EQUIPO

Descripción Tipo Tarifa Rendimiento Valor- Unit.

$ 114,80

Herramienta menor 5% MO %MO $ 296,06 0,050 $ 14,80

Mezcladora de concreto 2 Bultos DIA $ 50.000,00 0,002 $ 100,00

Sub-Total

II. MATERIALES EN OBRA

Descripción Unidad Precio-Unit. Cantidad Valor- Unit.

$ 261,71

CEMENTO KG $ 350,00 0,68 $ 236,27

ARENA KG $ 5,83 1,06 $ 6,18

GRAVA KG $ 4,67 1,06

$ 4,95

AGUA KG $ 17,49 0,34 $ 5,90

FIBRAS KG $ 125,00 0,07 $ 8,40

Sub-Total

III. TRANSPORTE

Material Unida

d Distancia

Rendimient o

Tarifa Valor- Unit.

$ 100,00

Volqueta de 6 m3 Viaje 0km - 5 km 0,000500 $ 200.000 $ 100

Sub-Total

IV. MANO DE OBRA

Mano de Obra Unida

d V/R

Unitario Jornal Total

Rendimiento Valor- Unit.

$ 296,06

Cuadrilla (Oficial +

Ayudante) Hora $ 18.504 $ 148.029 0,0020 $ 296,06

Sub-Total

Total Costo Directo

772,57

Page 56: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

50

COSTOS INDIRECTOS

DESCRIPCION PORCENTAJE VALOR TOTAL

ADMINISTRACION 8,00 % $ 61,81

IMPREVISTOS 2,00 % $ 15,45

UTILIDAD 3,00 % $ 23,18

SUBTOTAL $ 100,43

CUADRILLA

Mano de obra

Salario

Salario Anual

Vr Jornal

Vr Hora

Vr real Jornal

Oficial

2,0minimos

$ 1.650.696

$ 19.808.347

$ 54.269

$ 11.755

$ 94.044

Ayudante

1,1minimos

$ 947.578

$ 11.370.930

$ 31.153

$ 6.748

$ 53.985

Total Cuadrilla

$ 85.423

$ 18.504

$ 148.029

NOTA: Se realiza Análisis de precios unitarios ajustados de acuerdo con las observaciones

realizadas por el Jurado, teniendo en cuenta que se agrega el transporte, mano de obra y AIU,

comparado con el precio del bloque tolete macizo de Homcenter. Su valor sigue siendo inferior

de acuerdo a las especicificaciones utilizadas en esta investigación, dando mejor alcance en la

región del alto magdalena para ofertar en el mercado.

PRECIO UNITARIO TOTAL $ 873,01

Page 57: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

51

ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS

PRESUPUESTO PARA LA CONSTRUCCIÓN Y PUESTA EN OBRA DE BLOQUE PERFORACION VERTICAL

CON FIBRAS SINTETICAS - GIRARDOT, CUNDINAMARCA.

UNIVERSIDAD PILOTO DE

COLOMBIA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

1. BLOQUE DE PERFORACION VERTICAL CON FIBRAS SINTETICAS

DESCRIPCION ÍTEM MAYO 2018

BLOQUE DE PERFORACION VERTICAL CON FIBRAS

SINTETICAS

UNIDAD : UND

I. EQUIPO

Descripción Tipo Tarifa Rendimien

to Valor-Unit.

$ 260,92

Mezcladora de concreto 2

Bultos DIA $ 50.000,00 0,005 $ 227,27

Herramienta menor 5% MO %MO $ 672,86 0,050 $ 33,64

Sub-Total

II. MATERIALES EN OBRA

Descripción Unidad Precio-

Unit. Cantidad Valor-Unit.

$ 1.403,45

CEMENTO KG $ 350,00 3,64 $ 1.272,73

ARENA KG $ 5,83 6,78 $ 39,57

GRAVA KG $ 4,67 4,25 $ 19,84

AGUA KG $ 21,20 1,38 $ 29,35

FIBRAS KG $ 125,00 0,34 $ 41,96

Sub-Total

III. TRANSPORTE

Material Unida

d Distancia

Rendimien

to Tarifa Valor-Unit.

$ 133,33

Volqueta de 6 m3

Viaje 0km - 5

km

0,000667

$ 200.000

$ 133

Sub-Total

IV. MANO DE OBRA

Mano de Obra Unida

d V/R

Unitario Jornal Total

Rendimien

to Valor-Unit.

$ 672,86

Cuadrilla (Oficial +

Ayudante) Hora $ 18.504 $ 148.029 0,0045 $ 672,86

Sub-Total

Total Costo Directo $ 2.470,55

Page 58: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

52

COSTOS INDIRECTOS

DESCRIPCION PORCENTAJE VALOR TOTAL

ADMINISTRACION 8,00 % $ 197,64

IMPREVISTOS 2,00 % $ 49,41

UTILIDAD 3,00 % $ 74,12

SUBTOTAL $ 321,17

PRECIO UNITARIO TOTAL $ 2.791,73

Page 59: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

53

6. CONCLUSIONES

Después de realizar varios ensayos de laboratorio y 4 diseños de mezcla diferentes en pro de

que se lograra la resistencia esperada, se diseñó un bloque estructural de perforación vertical con

fibras macro sintéticas y desechos de cantera que cumple con las especificaciones, el cual dio

una resistencia de 8,26 MPA y cumple con la geometría especificada en la NTC 40 26 y además

se obtuvo como resultado un peso de 12.8 kg.

También se diseñó una unidad de mampostería tipo macizo con fibras micro sintéticas y

desechos de cantera que cumple con las especificaciones, el cual dio una resistencia de 12,9

MPA y cumple con la geometría especificada en la NTC 40 26 y además se obtuvo como

resultado un peso de 3,75 kg.

La resistencia del tolete macizo en concreto con fibras micro sintéticas, aumento su

resistencia en comparación con la muestra convencional y cumple como estructural. Por otro

lado, el bloque de perforación vertical utilizando fibras macro sintéticas cumple con la NTC

4026 para estructural dándonos cuenta que sin adicionarle las macro fibras su resistencia

disminuye 1,28 Mpa haciendo que no cumpla con la norma especificada.

La ventaja de adicionar fibras micro sintéticas y macro sintéticas es que las fibras amarran

las partículas y no permiten que se desplome la estructura, esto es muy importante ya que los

ingenieros diseñan para dar tiempo a las personas que se encuentren en el lugar, en el caso de

presentar algún fallo en la estructura o un sismo para que las personas logren salir antes de que la

estructura se desplome.

Se observó que el peso del ladrillo tolete con fibras Micro sintéticas disminuye en un 0,02

Ton por cada metro cuadrado que equivale a 20 Kg por cada metro cuadrado de pared, con

respecto al ladrillo tolete común sin micro fibras. En cuanto al bloque de perforación vertical con

fibras macro sintéticas disminuye un 0,01 Ton que equivalente a 10 Kg por cada metro cuadrado

Page 60: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

54

de pared con respecto al bloque de PV sin Macro fibras, lo cual indica que las fibras sintéticas

impactan en el peso de los prefabricados logrando dar mejor eficiencia a la hora de diseñar los

sistemas mampostería estructural.

El ladrillo tolete necesita menor cantidad de cemento para lograr una resistencia más alta lo

que lo convierte en la mejor opción en comparación al bloque de perforación vertical que este

necesita más cemento y menos agua, ya que se requería de una consistencia diferente, pues su

desencofrado debe ser inmediato y durante este procedimiento el bloque puede sufrir fisuración

inicial. Durante esta investigación, el proceso de desencofrado, aunque no se empleó equipo

especializado de vibrado y desmolde, se mejoró en la consistencia de la mezcla y el desmolde se

realizó en forma manual con especial cuidado y así logrando excelentes resultados.

Se decidió aprovechar los desechos de cantera para lograr dar uso a esos materiales y evitar

que lleguen a zonas indebidas permitiendo así lograr prefabricados de nueva generación en

excelente estado y cumpliendo con las normas NSR-10 y NTC 4026 para dar satisfacción y

seguridad al cliente.

Además de las propiedades mecánicas de los dos prototipos con fibras sintéticas, el costo es

una ventaja comercial. Según el análisis de precios unitarios, el bloque de perforación vertical

tiene un valor estimado para el año 2018 de $2.966. Si se compara con el precio de los bloques

prefabricados de concreto de perforación vertical comercializados en la región del Alto

Magdalena, cuyo valor oscila entre los $3.050, el uso de materiales de desechos de cantera, lo

hace competitivo en el mercado. De igual manera, el bloque macizo elaborado con desechos de

cantera y las fibras sintéticas tiene un precio de %566, mientras que el precio del bloque macizo

comercial es de $850.

El proyecto de investigación logro el objetivo propuesto y crea una nueva visión para el

futuro donde deseamos crear una empresa competitiva elaborando prefabricados de primera

calidad y cumpliendo a cabalidad con las normas Sismo Resistentes y técnicas colombianas,

quedando a satisfacción con la investigación y los resultados obtenidos.

Page 61: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

55

7. Recomendaciones

LA NTC 5551 es una norma complementaria a la NSR10. La NTC 5551 habla de la

durabilidad de estructuras en concretos. Lo verdaderamente importante es garantizar que nuestras

Obras Civiles tengan un mejor comportamiento frente a los diversos agentes físicos, químicos y

biológicos. Cabe aclarar que la durabilidad es la capacidad que tiene el concreto reforzado de

comportarse ante las diferentes agentes físicos-químicos y la vida útil es el periodo de vida

prevista por el diseñador, sin iniciar el deterioro de la estructura.

A pesar de que el enfoque del proyecto es netamente en cuanto a la utilización de fibras

sintéticas en unidades de mampostería como el bloque de perforación vertical y el ladrillo

macizo, es importante destacar, el periodo de vida y la durabilidad del mismo y como afecta la

utilización de la fibra en ello.

Debido a que el proyecto puede tener muchas variantes significativas que pueden afectar

entre otras cosas calidad, color, peso y el proyecto en sí, estudia las unidades de mampostería

empleando fibras micro sintéticas y macro sintéticas y su variación de resistencia a compresión;

se recomienda revisar los estudios de otros de nuestros compañeros del semillero SEUS en el

cual se estudia la absorción de los mampuestos; generando así un estudio completo acerca del

mampuesto ofrecido.

Es importante destacar que a través de los estudios se demostró que las fibras aparte de que

aumentan la resistencia de las unidades de mampostería, también ayuda a disminuir su peso en

un 6% comparado con un bloque convencional, esto nos lleva a indagar un poco más allá para

realizar un análisis entre un m2 de muro de bloque convencional y un m2 de bloque utilizando

las fibras sintéticas y como afecta esto bien sea de manera positiva o negativa frente a otras

eventualidades que es referente a la salud ocupacional de los trabajadores; para ello inferimos

que si disminuye el peso por unidad; disminuye el peso por m2, lo cual nos lleva a afirmar que

sería productivo o significativo para disminuir enfermedades o patologías por cargas de

Page 62: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

56

materiales muy pesados, sin embargo puede amplificarse el tema en un próximo proyecto o

análisis de los bloques estructurales recomendados.

Además es importante implementar la investigación con respecto al mortero de pega de

acuerdo a la norma, pues puede generar más peso en la edificación y sobrecostos en la misma,

así logrando un proyecto integral.

Page 63: UNIDADES DE MAMPOSTERÍA EMPLEANDO FIBRAS …

57

8. Bibliografía

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58

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