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Tipo: Tesis
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COMPRESIÓN AXIAL DE LA ALBAÑILERÍA”
María Verónica Horna Hernández
El asesor y los miembros del jurado evaluador asignados, APRUEBAN la tesis desarrollada por la Bachiller María Verónica Horna Hernández , denominada:
Ing. Gerson Quispe Rodríguez ASESOR
Dr. Ing. Rosa LLique Mondragón JURADO PRESIDENTE
Dr. Ing. Miguel Mosqueira Moreno JURADO SECRETARIO
Dr. Ing. Orlando Aguilar Aliaga JURADO VOCAL
Ing. Erlyn Giordany Salazar Huamán JURADO ACCESITARIO
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María Verónica Horna Hernández
Tengo a bien agradecer a los Docentes de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Privada del Norte, quienes han contribuido en la formación de mi persona durante el desarrollo de la carrera de Ingeniería Civil, en virtud de continuar construyendo sueños representados por infraestructuras diversas, y que un futuro contribuirán al desarrollo de las sociedades.
Al Ing. Orlando Aguilar Aliaga, quien con su capacidad y dedicación, ha sabido implementar en nuestra formación, las técnicas necesarias para enfrentar y resolver dificultades.
Al Ing. Gerson Quispe Rodríguez, por su guía en el entendimiento de forma y fondo de este tema y de esta carrera.
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María Verónica Horna Hernández
CAPÍTULO 1.- Introducción 1.1. Realidad problemática 01 1.2. Formulación del problema 03 1.3. Justificación 03 1.4. Limitaciones 04 1.5. Objetivos 05
CAPÍTULO 2.- Marco Teórico 2.1. Antecedentes 06 2.2. Bases Teóricas 08 2.3. Definición de Términos Básicos 42
CAPÍTULO 3.- Hipótesis 3.1. Formulación del Hipótesis 44 3.2. Operacionalidad de las variables 44
CAPÍTULO 4.- Producto de Aplicación Profesional 46
CAPÍTULO 5.- Materiales y Métodos 5.1. Tipo de Diseño de Investigación 48 5.2. Material de estudio 48 5.3. Técnicas Procedentes e Instrumentos 48
CAPÍTULO 6.- Resultados y Discusión 66
Conclusiones 106 Recomendaciones 108 Referencias 109 Anexos 111
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COMPRESIÓN AXIAL DE LA ALBAÑILERÍA”
María Verónica Horna Hernández
El presente trabajo de investigación tiene como objetivo determinar de qué manera influye el tipo de curado en la resistencia a la compresión axial de la albañilería. Para determinar la resistencia de la albañilería, se construyeron 24 prismas de albañilería o especímenes con unidades de arcilla (ladrillos industriales) y un mortero de cemento - arena en la relación 1:4, de 1cm de espesor; a fin de ser evaluados a compresión axial. Los ensayos comprendidos en este trabajo de investigación se desarrollaron en el laboratorio de Resistencia de Materiales de la Universidad Privada del Norte. Los prismas o pilas de albañilería elaboradas para el presente estudio, tuvieron un proceso constructivo similar, más la variación en el procedimiento lo constituye el proceso de curado. Por cada técnica de curado se ensayaron 4 especímenes a compresión axial, a fin de determinar la resistencia promedio a compresión de la albañilería (f„m). Se establecieron tres procedimientos: el primero contempló no curar las pilas de albañilería ni humedecer de manera previa los ladrillos (A); el segundo procedimiento (B) planteó realizar el curado de las pilas utilizando agua por un período de 7 días, además del humedecimiento previo de las unidades; y el último procedimiento (C) se realizó con un método de curado distinto al anterior; se hace uso del Antisol Sika para curar los especímenes; se aplicó el producto con ayuda de una brocha en la superficie del mortero, según especificación del fabricante. Cabe destacar que las unidades fueron humedecidas de manera previa antes de ser asentadas. Se consideró el primer proceso como un procedimiento patrón de comparación. Para la determinación de la resistencia, los especímenes elaborados y sometidos a un proceso de curado específico, fueron ensayados a compresión axial (a los 28 días de edad), es así que se pudo determinar de qué manera influyó el procedimiento de curado en el valor de resistencia de la albañilería. Como resultado de los ensayos se comprobó que el tercer procedimiento es el que sobresale de manera clara en valores de resistencia a compresión axial, por lo tanto el presente estudio, definió como la técnica de curado más adecuada a la que utilizó el proceso de curado con Antisol-Sika. Se concluye definiendo que la técnica de construcción más adecuada es la Técnica C, le sigue la Técnica B y, finalmente, la Técnica A.
PALABRAS CLAVE: Curado, resistencia y prismas de albañilería.
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La albañilería constituye el material más usado en Latinoamérica en la construcción de edificios de viviendas para la población de bajos ingresos debido a su bajo costo de construcción. Las construcciones de albañilería se caracterizan por ser viviendas unifamiliares de 1 o 2 pisos, o bien edificios de 5 pisos como máximo. A pesar de su extensivo uso, la construcción en albañilería presenta una serie de deficiencias en la construcción de estos edificios. La mayor parte de ellas relacionadas con el proceso constructivo, la variedad de materiales empleados y la mano de obra muchas veces no calificada (Maldonado, 2013).
La albañilería ha carecido de Ingeniería, las edificaciones con muros excesivamente gruesos basados en conocimientos empíricos más que razonables, han conducido a elevar innecesariamente los costos en la construcción; por otro lado la falta de conceptos claros, y el uso de configuraciones incorrectas han llegado a producir construcciones totalmente inseguras y graves desastres estructurales. La Ingeniería, busca un balance entre seguridad y economía, este concepto ha estado ausente en el diseño y la construcción de la albañilería en los últimos años. Para muchos materiales estructurales basta adoptar o adaptar ligeramente la tecnología desarrollada por otros países, aplicando los mismos procedimientos de diseño y de construcción además de las mismas especificaciones de materiales, con la finalidad de construir estructuras seguras y económicas; este es el caso del acero y el concreto por citar un ejemplo, sin embargo en la albañilería esto no ocurre, pues la gran diferencia que existe entre un país y otro en cuanto a los componentes de la albañilería, sobre todo en las unidades de albañilería, pues son elaboradas con técnicas constructivas de una determinada región y acordes a las configuraciones estructurales de cada país, son estas las características que hacen que la albañilería no sea adaptable a cada país (Gallegos & Casabonne, 2005).
En nuestro País, los muros de albañilería son construidos mayormente con unidades fabricadas en la propia región que son elaboradas por medios tradicionales y de forma artesanal. A pesar de este uso masivo, no se tiene hasta
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la fecha ninguna información básica sobre las características estructurales de estas unidades de albañilería y el comportamiento estructural de este sistema constructivo, lo que conduce en la mayoría de los casos a un diseño aproximado, o la incertidumbre de las soluciones adoptadas (Aguirre, 2004).
Una de las propiedades estructurales de mayor importancia de la albañilería es la resistencia a compresión. Esta resistencia dependerá directamente de las características de los materiales que conforman la albañilería. Para el caso del mortero de la junta, depende de que el cemento logre el mayor grado de hidratación posible, haciendo necesario evitar que el mortero pierda el agua de mezcla, por eso es tan importante curar los muros de albañilería una vez construidos (Bonilla, 2006).
El proceso de curado de un muro estructural de albañilería, es un concepto conocido pero pocos constructores de nuestro medio saben exactamente en qué consiste y cuál es la manera correcta de desarrollarlo a fin de obtener resultados óptimos. En el Manual de Informaciones Técnicas de SIKA, 2009; considera que el curado es la herramienta más económica y eficaz para garantizar una obra durable y resistente. En nuestro País, actualmente, se ha determinado que aproximadamente las tres cuartas partes de las obras que se vienen desarrollando, utilizan inadecuadas prácticas de curado o simplemente esta actividad no se lleva a cabo, demostrando que muchos constructores de nuestro medio desconocen los beneficios y aportes de un curado adecuado, además de la incidencia de este proceso en las propiedades finales de una estructura. Son tan variados los beneficios que brinda el curado y constituye una práctica tan sencilla de implementar, que el hecho de no efectuarlo en una obra de construcción es un desperdicio de sus bondades.
Por otro lado se debe tener en consideración el método de curado de un muro de albañilería. Existen en la actualidad varios métodos utilizados para mantener cierto nivel de humedad en el mortero, los métodos de mayor uso en nuestro medio son: la aplicación continua y frecuente de agua, que constituye el método más utilizado en nuestro medio, y el uso de materiales sellantes o compuestos curadores líquidos para evitar la evaporación, poco conocido y utilizado en el curado de muros en nuestro País.
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Cabe destacar además que el presente trabajo de investigación, constituye una base para la ejecución de trabajos posteriores, que persigan objetivos similares, al mismo tiempo pretende constituir un reto para los alumnos de la Carrera de Ingeniería Civil de la Universidad Privada del Norte, que tengan a bien complementar y ampliar los conocimientos básicos y resultados obtenidos en la presente investigación.
La capacidad de la Facultad de Ingeniería, de elaborar trabajos de investigación como el presente y similares, a través de sus graduados; permite que sea ella quien defina rumbos en el campo de la ingeniería y no dependa de algún otro trabajo elaborado por una organización distinta.
Este trabajo de investigación, será puesto al servicio de los alumnos y docentes de la Facultad de Ingeniería, para uso académico y como incentivo para la elaboración e investigación de trabajos similares.
De la Investigación:
No existe un control de calidad en la producción de ladrillos de arcilla en nuestro medio, por lo que se hizo necesario trabajar únicamente con ladrillos de arcilla industriales. Los agregados comercializados en nuestro medio, difícilmente presentan características homogéneas y adecuadas para la elaboración del mortero, fue necesario realizar una selección adecuada y acorde a las necesidades establecidas en la normativa. El resultado de cada uno de los ensayos desarrollados, estuvo condicionado al estado y calibración de los equipos utilizados.
Estas limitantes, fueron neutralizadas a medida que trascurrió el proceso de investigación y evaluación del estudio.
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Del análisis:
Los resultados no pueden ser generalizados para ensayos similares, debido a las diferencias existentes en las condiciones de fabricación de los especímenes y características de cada uno de los materiales utilizados. El análisis de resultados se vio dilatado por el hecho de que los ensayos debieron realizarse nuevamente en un segundo laboratorio.
1.5.1. Objetivo General Determinar la influencia del tipo de curado en la resistencia a la compresión axial de la albañilería.
1.5.2. Objetivos Específicos
Determinar las propiedades físicas y mecánicas del ladrillo industrial, comercializado en la provincia de Cajamarca Clasificar con fines estructurales de albañilería, al ladrillo industrial de arcilla cocida King Kong, acorde a lo estipulado en la normativa E –
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Características Estructurales de la Albañilería Producida con Unidades Fabricadas en la Región Central Junín” determina que los resultados de resistencia a compresión de las unidades f´b, generan un valor promedio de 39.41 kg/cm2; valor que no se aproxima al mínimo recomendado en la normativa E.070. 2004 ( kg/cm2). Del mismo modo, la resistencia a la compresión en pilas de albañilería, presentan valores promedios de f´m = 16.74 kg/cm2, f´m=35.56 kg/cm2, mientras la norma específica un: f´m = 35 kg/cm2, concluyendo que las unidades de albañilería de la región central Junín, presentan un mejor comportamiento como albañilería y no como unidad.
Angles. (2008) en su trabajo de investigación tiene como objetivo principal comparar el comportamiento sísmico de un muro confinado de ladrillos de arcilla y otro muro confinado construido con ladrillos de concreto vibrado. Se realizaron pruebas tales como: resistencia a compresión, variación dimensional, alabeo, succión y absorción en ladrillos y resistencia a compresión axial y diagonal en prismas de albañilería. De los ensayos realizados se pudo determinar que ambos tipos de ladrillo no cumplieron con las especificaciones proporcionados por el fabricante, pero calificaron como unidades sólidas aptas para ser empleadas en la constitución de muros portantes de acuerdo a la Norma E.070.
Mosqueira, J y Díaz, M. (1984) Con los ensayos a los componentes de un muro de albañilería. Determinaron que al ensayar el ladrillo de arcilla, su compresión y flexión son relativamente bajas, debido al material empleado en la fabricación y el deficiente proceso constructivo del este; determinan además que la absorción, tiene una relación inversa con la resistencia, es decir mientras menor sea la absorción de la unidad, mayor será la resistencia. Para el mortero utilizado se determina: que la resistencia a la compresión disminuye conforme transcurre el tiempo entre el mezclado inicial y su colocación; además determinaron que la resistencia por tandas varía pese a utilizar las mismas proporciones en cuanto a materiales y trabajar con el mismo albañil, esto se debió a que la cantidad de agua es la que varía pues se busca la trabajabilidad y pastosidad a criterio del albañil.
San Bartolomé, A. y Castro. M. (2012) Utilizando ladrillo de arcilla King Kong Industrial, con 18 perforaciones perpendiculares a la cara de asiento y dimensiones nominales de 23x12x9 cm. Realiza la selección de las unidades eliminando
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aquellas que presentaban deterioro a fin de evitar la distorsión de resultados. Determinan: que los valores obtenidos de la resistencia a compresión axial y diagonal son elevados, esto se debe a que en este proyecto se utilizó ladrillo tipo V y mortero 1:4. Además, el ladrillo empleado posee una disposición distinta de sus 18 perforaciones pues están dispuestas en forma alternada, lo que provee una línea de falla más difícil de alcanzar. Concluyen que es posible usar cemento Puzolánico, adicionar cal hidratada y normalizada a la mezcla y efectuar un tratamiento por inmersión a la unidad, en cambio, no es aceptable utilizar arena fina en el mortero o tener juntas de 2 cm de espesor.
Hernández. (2 008 ) Indica que desde el principio de los asentamientos humanos en comunidades, el material estructural empleado para las construcciones fue la piedra, material encontrado abundantemente en la naturaleza, y que con un poco de ingenio y destreza podía ser trabajado y utilizado en la construcción de viviendas, adecuando las herramientas convenientes para cada tipo de piedra que se deseaba utilizar. Al encontrar limitaciones a la piedra por trabajabilidad, nace la idea de fabricar una piedra que fuese fácil de moldear, transportar y colocar en obra, es así que mediante un proceso de cocción del barro, nace el ladrillo recocido, que ofrecía una resistencia aceptable y podía fabricarse en grandes cantidades, a su vez era fácil de colocar en obra uniendo las piezas entre sí con la ayuda de un mortero de arena, cal y cemento natural.
Viviescas, A. ( 2009 ) Considera la albañilería como un material antiquísimo, pero ello no supone que el conocimiento de su comportamiento ante las diferentes solicitaciones de estructuras construidas con este material, se encuentre plenamente desarrollado. La albañilería, está presente a través de la historia de la humanidad desde tiempos inmemoriales en diversos tipos de construcciones, es así que estas son consideradas como patrimonio histórico de la misma. Su construcción consiste en la superposición de bloques de piedra o unidades de ladrillos, dispuestas las unas sobre las otras, bien sea a junta seca o con algún material ligante como el mortero. Esta técnica ha constituido un procedimiento de
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ladrillos y bloques).este sistema fue creado por el hombre a fin de satisfacer sus necesidades principalmente de vivienda.
Aguirre, D. ( 2004 ) manifiesta que la albañilería es el material más utilizado en la construcción de viviendas en el Perú, pues atiende a un sector de la población del país específico (clase media a baja) y mayoritario.Las viviendas de albañilería son económicas y están al alcance de las clases sociales populares, cuya demanda está entre 2 a 5 pisos; se tiene una ventaja económica de hasta 25% respecto a una solución aporticada u otro tipo.
La calidad estructural de la albañilería simple se puede medir en función de la resistencia a la compresión, el módulo de elasticidad, la resistencia al corte y el módulo de corte de la albañilería , que a su vez es dependiente de la calidad de la unidad, del mortero y de la mano de obra empleada.
En el Perú y en Sudamérica, el sistema estructural denominada albañilería de ladrillos de arcilla, es el sistema más reconocido en nuestro medio no solo por el gran inventario de edificaciones existentes sino porque la albañilería es y será en una sociedad en desarrollo el principal material estructural para la satisfacer la creciente demanda urbana.
Este Sistema ampliamente difundido en nuestro medio, es el fundamento de la construcción de más del 43% de las viviendas de nuestro territorio. Pero la inexistencia de un adecuado control de calidad durante la etapa constructiva y una configuración estructural bastante deficiente; representan un peligro latente y una fuente de daños frente a un movimiento sísmico de magnitud considerable, es por ello que al construir una vivienda sin seguir las normas de diseño sísmico, las normas de diseño de albañilería y las recomendaciones estipuladas en el reglamento de construcción podrían ocasionar daño estructural y por ende daños personales a los habitantes.
El rol del profesional actual constituye la elaboración de diseños que presenten características de seguridad y acorde a la economía del medio.
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San Bartolomé, A. ( 1994 ) clasifica los muros por su Función Estructural en:
a) Muros portantes b) Muros no portantes
Muros Portantes. Son los muros que se emplean como elementos estructurales. Están sujetos a todo tipo de fuerza. Los muros estructurales son los encargados de transmitir las cargas verticales y horizontales de la vivienda hasta la cimentación.
Muros Tabique o no portante. Son los muros que no reciben carga vertical. Son usados en cercos, parapetos y divisiones de ambientes. Estos muros deben diseñarse ante cargas perpendiculares a su plano originadas por el viento, sismo u otras cargas de empuje. En nuestro medio, los tabiques son generalmente elaborados de albañilería, debido a las propiedades térmicas, acústicas e incombustibles que esta presenta. Para ello se utiliza un mortero de baja calidad y ladrillo pandereta, que es el que presenta perforaciones paralelas a la cara de asiento y que permite aligerar el peso total de la edificación.
Aguirre, D. ( 2004 ) indica que para construir los muros debemos preparar los ladrillos y el mortero antes de iniciar el proceso constructivo. Encima del sobrecimiento se coloca la primera hilada de ladrillos llamada emplantillado sobre una cama de mortero iniciándose el apilado de hiladas de ladrillos para el muro.
Preparación de los ladrillos